23中設計模式之組合模式

組合模式也稱爲部分整體模式，結構型設計模式之一，組合模式比較簡單，它將一組相似的對象看作一個對象處理，並根據一個樹狀結構來組合對象，然後提供一個統一的方法去訪問相應的對象，以此忽略掉對象與對象集合之間的差別。

組合模式的定義
將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構，使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

使用場景
表示對象的部分-整體層次結構時
從一個整體中能夠獨立出部分模塊或功能的場景

組合模式的UML類圖

注意：組合模式分爲透明模式和安全模式，透明的組合模式是指將組合所使用到的方法定義在抽象類的方式。安全模式是正好相反。這裏的UML類圖爲透明的組合模式圖。

角色介紹：

抽象構件角色（component）：是組合中的對象聲明接口，在適當的情況下，實現所有類共有接口的默認行爲。聲明一個接口用於訪問和管理Component子部件。

這個接口可 以用來管理所有的子對象。(可選)在遞歸結構中定義一個接口，用於訪問一個父部件，並在合適的情況下實現它。

樹葉構件角色(Leaf)：在組合樹中表示葉節點對象，葉節點沒有子節點。並在組合中定義圖元對象的行爲。

樹枝構件角色（Composite）：定義有子部件的那些部件的行爲。存儲子部件。在Component接口中實現與子部件有關的操作。

客戶角色（Client）：通過component接口操縱組合部件的對象。

源碼的簡單實現

Component.java類，透明組合模式的抽象根節點

//透明的組合模式抽象根節點
public abstract class Component {
    protected String name; // 節點名

    public Component(String name) {
        this.name = name;
    }

    // 具體的邏輯方法由子類實現
    public abstract void doSomething();

    //添加子節點
    public abstract void addChild(Component child);

    // 移除子節點
    public abstract void removeChild(Component child);

    // 獲取子節點
    public abstract Component getChildren(int index);
}

Composite.java類，透明組合模式具體枝幹節點

// 透明組合模式具體枝幹節點
public class Composite extends Component {
    // 存儲節點的容器
    private List<Component> components = new ArrayList<>();
    public Composite(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println(name);
        if(null != components) {
            for (Component c : components){
                c.doSomething();
            }
        }
    }

    @Override
    public void addChild(Component child) {
        components.add(child);
    }

    @Override
    public void removeChild(Component child) {
        components.remove(child);
    }

    @Override
    public Component getChildren(int index) {
        return components.get(index);
    }
}

Leaf.java類，透明的組合模式葉子節點

// 透明的組合模式葉子節點
public class Leaf extends Component {
    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println(name);
    }

    @Override
    public void addChild(Component child) {
        throw new UnsupportedOperationException("葉子節點沒有子節點");
    }

    @Override
    public void removeChild(Component child) {
        throw new UnsupportedOperationException("葉子節點沒有子節點");
    }

    @Override
    public Component getChildren(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException("葉子節點沒有子節點");
    }
}

Client.java類，客戶端

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        // 構造一個根節點
        Composite root = new Composite("根節點");

        // 構造兩個枝幹節點
        Composite branch1 = new Composite("  枝幹1");
        Composite branch2 = new Composite("  枝幹2");

        // 構造兩個葉子節點
        Leaf leaf1 = new Leaf("    葉子1");
        Leaf leaf2 = new Leaf("    葉子2");
        Leaf leaf3 = new Leaf("    葉子3");

        // 將葉子節點添加到枝幹節點中
        branch1.addChild(leaf1);
        branch1.addChild(leaf2);
        branch2.addChild(leaf3);

        // 將枝幹節點添加到根節點中
        root.addChild(branch1);
        root.addChild(branch2);

        // 執行方法
        root.doSomething();
    }
}

輸出結果：

根節點
  枝幹1
    葉子1
    葉子2
  枝幹2
    葉子3

組合模式的總結
組合模式的優點：

• 組合模式可以清楚地定義分層次的複雜對象，表示對象的全部或部分層次，它讓高層模塊忽略了層次的差異，方便對整個層次結構進行控制。
• 高層模塊可以一致地使用一個組合結構或其中單個對象，不必關心處理的是單個對象還是整個組合結構，簡化了高層模塊的代碼。
• 在組合模式中增加新的枝幹構件和葉子構件都很方便，無需對現有類庫進行任何修改，符合“開閉原則”。
• 組合模式爲樹形結構的面向對象實現提供了一種靈活的解決方案，通過葉子對象和枝幹對象的遞歸組合，可以形成複雜的樹形結構，但對樹形結構的控制卻非常簡單。

組合模式的缺點：

• 在新增構件時不好對枝幹中的構件類型進行限制，不能依賴類型系統來施加這些約束，因爲在大多數情況下，它們都來自於相同的抽象層，此時，必須進行類型檢查來實現，這個實現過程較爲複雜。