这是我参与8月更文挑战的第13天，活动详情查看：8月更文挑战
组合模式
前言
今天我们来学习结构型模式的第六种----组合模式。
在探讨组合模式之前，先回顾几个概念，就是组合、继承、聚合。
- 继承：它是 is a 的关系，对于接口来说是实现。例如 猫是动物。
- 聚合：它体现整体和部分的关系，has a 的关系，例如：家里有只猫。这个整体和部分的关系不是强依赖的，家里也可以没有猫。
- 组合：它同样体现整体和部分的关系，但这关系比聚合更强，它强调整体和部分的生命周期是一样的，整体生命周期结束也意味着部分的生命周期结束。
好了，下面正式学习组合模式。
一、组合模式入门
1.1 概述
组合模式（Composite Pattern）常常用来表达整体和部分的关系。而它也被常常用来表示树形菜单结构，我们可以通过这种模式将对象组合成树状结构，并且能够使用独立对象一样使用它们。
那么具体如何理解呢，
首先，组合模式它通常使用一个通用接口来与产品和盒子进行交互。比如一个产品内部是有很多黑盒组成，例如一个电脑由主机、键盘、显示器、鼠标构成。
电脑是个产品，这几个部件对应我们来说就是盒子。对于电脑，我们在里面声明一个计算总价的方法；对于盒子，我们就遍历所有盒子计算出鼠标、显示器、键盘的价格，如果主机是组装的，那它里面可能又有很多盒子，包括 内存条、硬盘等，由需要访问这些小黑盒的价格, 以这种递归的方式处理了电脑内部组成部分的价格，得到最终电脑的价格，而我们无需关注黑盒里面的复杂内容，只需调用相同的接口进行处理即可。类似下图的逻辑。
明白了组合模式的定义，我们来看看 维基百科的定义：
在软件工程中，组合模式是一种分区设计模式。组合模式描述了一组对象，它们的处理方式与相同类型对象的单个实例相同。复合的目的是将对象“组合”成树结构以表示部分-整体层次结构。实现复合模式可以让客户端统一处理单个对象和组合。
组合模式可以让客户统一处理单个对象和组合。就是与我们的常见的树形目录的组装处理是类似的。
由于最近的疫情反扑，每天都有着本土病例的新增。我现在看到的疫情数据如下，这里面我们以市级为单位做了个初步统计，如果要计算昨日中国本土病例的新增值。这里就可以用到组合模式。后面，我们用代码来演示下。
1.2 结构
1.2.1 角色
组合模式中主要包含三种角色：
- 抽象根节点：定义系统各层次对象的共同方法和属性，可以预先定义一些默认行为和属性
- 树枝节点：定义树枝节点的行为，存储子节点，组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构
- 叶子节点：叶子节点对象，其下再无分支，是系统层次遍历的最小单位
1.2.2 模式分类
组合模式根据抽象构件类的定义形式，可以分为透明组合模式和安全组合模式两种形式：
-
透明组合模式
- 透明组合模式中，抽象根节点角色中声明了所有用于管理成员对象的方法，这样所有的树干对象和树叶对象都有相同的接口。
- 但是缺点就是不够安全，比如添加子类，如果是树叶元素就不需要添加树叶的这个功能，但是它却有这个接口存在，如果运行时不小心调用可能会报错
-
安全组合模式：
- 在安全模式中，抽象构件角色中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在树枝节点类中进行管理并实现这些方法，它的缺点就是不够透明，必须有区别的对待叶子构件和容器构件。
1.3 应用场景
上面分析了组合模式的角色与分类，下面分析下它的适用场景。
组合模式它是应对树形结构而生，所以组合模式的适用场景就是出现树形结构的地方，比如：文件目录显示，多级目录呈现等树形结构数据的操作。概括起来就是下面两种：
- 在需要表示一个对象整体与部分的层次结构的场合
- 在要求对用户用统一接口适用组合结构中的所有对象的场合。
1.4 优缺点
优点：
- 组合模式可以清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，它让客户端忽略了层次的差异，方便对整个层次结构进行控制。
- 客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了客户端代码。
- 在组合模式中增加新的树枝节点和叶子节点都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”。
- 组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案，通过叶子节点和树枝节点的递归组合，可以形成复杂的树形结构，但对树形结构的控制却非常简单。
缺点：
- 客户端需要花更多的时间理清类之间的层次关系。
- 不容易限制容器中的构建。
- 不容易用继承的方法来增加构建的新功能。
- 比较难限制组合中的组件类型。
二、案例讲解
接下来，我们把这个疫情统计的案例用组合模式实现一下吧。
这边先挑选两个省份和一个城市来做个演示。我们要计算出两个省份和一个城市的总感染人数。
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
/**
* 筛选几个城市疫情数目，
* 中国昨日本土疫情新增：
* |-- 江苏：38
* -- 扬州：37
* -- 南京： 1
* |-- 台湾：22
* |-- 湖北：10
* -- 武汉：4
* -- 荆门：6
* |-- ......
*/
int sum =0;
Component china = new Component("中国");
Component js = new Component("江苏");
City nj = new City(1, "南京");
City yz = new City(37, "扬州");
js.add(nj);
js.add(yz);
City tw = new City(22, "台湾");
Component hb = new Component("湖北");
City wh = new City(4, "武汉");
City jm = new City(6, "荆门");
hb.add(wh);
hb.add(jm);
china.add(js);
china.add(tw);
china.add(hb);
System.out.println("昨日感染人数："+china.count());
}
}
复制代码树叶构件：城市
/**
* @Author xiaolei
* 树叶构件：城市
**/
public class City implements Counter{
// 数量
private int sum =0;
// 名称
private String name;
public City(int sum,String name){
this.sum=sum;
this.name=name;
}
public int count() {
return sum;
}
}
复制代码树干构件：容器
public class Component implements Counter{
private String name;
private ArrayList<Counter> arrayList =new ArrayList<Counter>();
public Component(String name){
this.name=name;
}
// 添加城市人数
public void add(Counter counter){
arrayList.add(counter);
}
// 计算
public int count() {
int sum=0;
for (Counter counter : arrayList) {
sum+=counter.count();
}
return sum;
}
}
复制代码抽象构件：
/**
* 统计接口
**/
public interface Counter {
int count();
}
复制代码输出结果：
昨日感染人数：70
复制代码三、总结
组合模式处理的正是整体和部分的组合。如果树叶构件和树干构件有很多差异的话，比如很多属性和方法都不一样的时候，就不适用它了，而适用它可以非常方便的处理树形结构，本文中提到三个例子，一个是文件夹的目录层级结构，一个是电脑的价格计算，以及一个疫情感染统计计算。通过这些简单易懂的例子，可以帮助我们快速理解组合模式。
设计模式本身在应用中是有一定难度的，需要一定的业务经验积累，如果哪一天你在哪个底层源码中突然领略到哪个你看过的模式，就值了，如果哪一天，你在面对业务捉急的时候，突然把脑门一拍，哎，要不试试组合模式，那你可能就顿悟了，希望那一天离你更近一点。
最后，祝愿疫情早日结束！！！
互动环节
- 如果我的文章对你有用，请给我点个👍，感谢你😊！
- 有问题，欢迎在评论区指出！💪