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组合模式

概念

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，主要是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。

组合模式一般用来表示整体和部分的关系，将对象组织到树形结构中，最顶层的节点也称为根节点，根节点下面包含子树和叶子节点，子树有包括子树和叶子节点，树形结构如下图所示：

通过上图可以看出，根节点和子树都是同一种数据类型，而叶子节点和子树从定义上来讲不是同一种类型，但是在组合模式中，根节点、子树、叶子节点都共同看成同一种数据类型，或者是同一种接口定义。

应用场景

层级结构
部门组织结构
希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异
对象层次具备整体和部分的关系，呈显树形结构

透明组合模式的写法

组合模式一般具有三种角色，分别是抽象根节点角色、树叶构件角色（叶子节点）、树枝构件角色（树枝节点），概念如下所示：

抽象构件角色(Composite)：定义系统歌层次对象的共有方法和属性，可以预先定义一些默认行为和属性，是组合中对象声明接口，实现所有类共有接口的默认行为。
树枝构件角色(Composite)：定义有树枝节点部件的组合部件行为，存储子部件，组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。主要是在Component接口中实现与子部件有关的操作。
树叶构件角色(Leaf)：树叶构件角色就是叶子节点，下面没有其他的分支，是系统便利的最小层次。

一般情况下组合模式在代码的具体实现上分为两种，一种是透明组合模式，一直是安全组合模式。本主题主要讲透明组合模式。

透明组合模式就是把所有的公共方法都定义到Composite中，这样就不需要分辨那些事叶子节点，那些是树枝节点，他们具有统一的接口类型。

抽象根节点（Composite）

public abstract class Component {
    protected String name;

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

    public boolean addChild(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException("addChild not supported!");
    }
    public boolean removeChild(Component component) {
        throw new UnsupportedOperationException("removeChild not supported!");
    }
    public Component getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException("getChild not supported!");
    }
}

树枝构件角色（Composite）

public class Composite extends Component {
    private List<Component> mComponents;

    public Composite(String name) {
        super(name);
        this.mComponents = new ArrayList<Component>();
    }

    @Override
    public String operation() {
        StringBuilder builder = new StringBuilder(this.name);
        for (Component component : this.mComponents) {
            builder.append("\n");
            builder.append(component.operation());
        }
        return builder.toString();
    }
    @Override
    public boolean addChild(Component component) {
        return this.mComponents.add(component);
    }

    @Override
    public boolean removeChild(Component component) {
        return this.mComponents.remove(component);
    }

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        return this.mComponents.get(index);
    }
}

树叶构件角色（Leaf）叶子节点

public class Leaf extends Component {

    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public String operation() {
        return this.name;
    }
}

UML结构图

透明组合模式就是把所有的方法都添加到Component中，这样客户端就不需要知道哪些事叶子节点和树枝节点，但是透明组合模式就违反了设计模式的七大原则之一单一职责原则，即最少知道原则，然后叶子节点也会继承一些他不需要的的方法（管理其他操作的方法），这就违反了设计模式的原则之接口隔离原则。因此还有一种安全的写法就出现了，即安全组合模式。

安全组合模式的写法

安全组合模式是只规定系统各个层次的最基础的一致行为，而把组合本身的方法放到自身当中。

Component抽象根节点

public abstract class Component {
    protected String name;

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

Composite（树枝组件）

public class Composite extends Component {
    private List<Component> mComponents;

    public Composite(String name) {
        super(name);
        this.mComponents = new ArrayList<Component>();
    }
    @Override
    public String operation() {
        StringBuilder builder = new StringBuilder(this.name);
        for (Component component : this.mComponents) {
            builder.append("\n");
            builder.append(component.operation());
        }
        return builder.toString();
    }
    public boolean addChild(Component component) {
        return this.mComponents.add(component);
    }
    public boolean removeChild(Component component) {
        return this.mComponents.remove(component);
    }
    public Component getChild(int index) {
        return this.mComponents.get(index);
    }

}

Leaf叶子节点

public class Leaf extends Component 
    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public String operation() {
        return this.name;
    }
}

UML结构图

通过上述的代码和UML结构图可以知道，安全组合模式就是让接口定义指责清晰，同时符合设计模式的的单一职责原则和接口隔离原则，虽然安全组合模式符合设计原则，但是也有缺点，主要是客户需要区分树枝节点和叶子节点，才能正确的处理各个层次之间的操作，客户无法依赖抽象，就违背了设计模式的依赖倒置原则。

无论是透明组合模式还是安全组合模式都有各自的优点和缺点，通过自己的业务场景详情选择使用两种组合方法之一。

组合模式的优缺点

优点

高层模块(客户端)调用简单。组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码
节点自由增加,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

在使用组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则
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
不容易用继承的方法来增加构件的新功能