设计模式结构型模式
组合模式, 设计模式

组合模式

组合模式也叫合成模式，有时又叫部分整体模式，主要是用来描述部分与整体的关系；

只要是树形结构， 就要考虑使用组合模式， 只要是要体现局部和整体的关系的时候， 而且这种关系还可能比较深， 考虑使用组合模式。

定义

将对象组合成树形结构以表示部分—整体的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

实现

组合模式一般用来描述整体与部分的关系，它将对象组织到树形结构中，顶层的节点被称为根节点，根节点下面可以包含树枝节点和叶子节点，树枝节点下面又可以包含树枝节点和叶子节点。

组合模式通用类图

组合模式分为透明式的组合模式和安全式的组合模式。

透明式的组合模式中，抽象构件声明了所有子类中的全部方法，所以客户端无须区别树叶对象和树枝对象，对客户端来说是透明的。

缺点是树叶构件本来没有 add()、remove()、getChild() 方法，却要实现它们，空实现或抛异常，会带来一些安全性问题。

Component抽象构件角色，其主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。

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public interface Component {
    void add(Component c);

    void remove(Component c);

    Component getChild(int i);

    void operation();
}

Leaf树叶构件角色，是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于继承或实现抽象构件。

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public class Leaf implements Component {
    private String name;
    public Leaf(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void add(Component c) {
    }
    public void remove(Component c) {
    }
    public Component getChild(int i) {
        return null;
    }
    public void operation() {
        System.out.println("树叶" + name + "：被访问！");
    }
}

Composite树枝构件角色 / 中间构件，是组合中的分支节点对象，它有子节点，用于继承和实现抽象构件。它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含 add()、remove()、getChild() 等方法。

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public class Composite implements Component {
    private ArrayList<Component> children = new ArrayList<>();

    public void add(Component c) {
        children.add(c);
    }

    public void remove(Component c) {
        children.remove(c);
    }

    public Component getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }

    public void operation() {
        for (Object obj : children) {
            ((Component) obj).operation();
        }
    }
}

客户端使用：

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public static void main(String[] args) {
    Component c0 = new Composite();
    Component c1 = new Composite();
    Component leaf1 = new Leaf("1");
    Component leaf2 = new Leaf("2");
    Component leaf3 = new Leaf("3");
    c0.add(leaf1);
    c0.add(c1);
    c1.add(leaf2);
    c1.add(leaf3);
    c0.operation();
}

安全式的组合模式中，将管理子构件的方法移到树枝构件中，抽象构件和树叶构件没有对子对象的管理方法，这样就避免了上一种方式的安全性问题，但由于叶子和分支有不同的接口，客户端在调用时要知道树叶对象和树枝对象的存在，所以失去了透明性。

安全式的组合模式与透明式组合模式的实现代码类似，只要对其做简单修改就可以了：

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public interface Component {
    void operation();
}

public static void main(String[] args) {
    Composite c0 = new Composite();
    Composite c1 = new Composite();
    Component leaf1 = new Leaf("1");
    Component leaf2 = new Leaf("2");
    Component leaf3 = new Leaf("3");
    c0.add(leaf1);
    c0.add(c1);
    c1.add(leaf2);
    c1.add(leaf3);
    c0.operation();
}

优点

  • 简化客户端代码，使客户端代码可一致地处理单个对象和组合对象，无须关心处理的是单个对象，还是组合对象
  • 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足开闭原则

缺点

  • 设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系
  • 不容易限制容器中的构件
  • 容易用继承的方法来增加构件的新功能

应用

在需要表示一个对象整体与部分的层次结构的场合；要求对用户隐藏组合对象与单个对象的不同，用户可以用统一的接口使用组合结构中的所有对象的场合；