设计模式【11】-- 搞定组合模式

设计模式

开局还是那种图，各位客官往下看...

组合模式是什么？

组合模式，将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。(百度百科)

其实，组合模式，又称为部分整体模式，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。

关键字：一致性,整体，部分

比如公司的组织架构，就是树形的结构：

公司下面有部门与人，人是属于部门，部门可以拥有子部门，如果我们将上面的节点，不管是组织，还是人，统一抽象成为一个node，那么，我们并不需要关心当前节点到底是人，还是部门，统计人数的时候或者遍历的时候，一视同仁。

还有就是Java Swing编程中，一般也会容器的说法：Container,我们在Container里面可以放子的容器，也可以放具体的组件，比如Button或者Checkbox，其实这也是一种部分-整体的思维。

除此之外，最经典的是文件夹与文件的表示，一个文件夹（容器对象）既可以存放文件夹（容器对象），也可以存放文件（叶子对象）。如果把树的每个节点摊平，那就是List。而树结构，则是更能直观的体现每个节点与整体的关系。

为什么需要这个模式呢？它的目的是什么？

主要是想要对外提供一致性的使用方式，即使容器对象与叶子对象之间属性差别可能非常大，我们希望抽象出相同的地方，一致的处理。

组合模式的角色

组合模式中一般有以下三种角色：

抽象构件（Component）：一般是接口或者抽象类，是叶子构件和容器构件对象声明接口，抽象出访问以及管理子构件的方法。
叶子节点（Leaf）：在组合中表示叶子节点对象，叶子节点没有子节点，也就没有子构件。
容器构件（Composite）：容器节点可以包含子节点，子节点可以是叶子节点，也可以是容器节点。

注意：关键点就是抽象构件，所有节点都统一，不再需要调用者关心叶子节点与非叶子节点的差异。

组合模式的两种实现

组合模式有两种不同的实现，分别是透明模式和安全模式：

两者的区别在于透明模式将组合使用的方法放到抽象类中，而安全模式则是放到具体实现类中

透明模式

透明模式是把组合的方法抽象到抽象类中，不管是叶子节点，还是组合节点，都有一样的方法，这样对外处理的时候是一致的，不过实际上有些方法对叶子节点而言，是没有用的，有些累赘。

下面是代码实现：

抽象类，要求实现三个方法，增加，删除，展示：

package designpattern.composite;

public abstract class Component {
    String name;

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

    public abstract void add(Component component);

    public abstract void remove(Component component);

    public abstract void show(int depth);
}

组合类：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Composite extends Component {
    List<Component> childs = new ArrayList<>();

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

    @Override
    public void add(Component component) {
        this.childs.add(component);
    }

    @Override
    public void remove(Component component) {
        this.childs.remove(component);
    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name + ": ");
        for (Component component : childs) {
            component.show(depth + 1);
        }
    }
}

叶子类：


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

    @Override
    public void add(Component component) {

    }

    @Override
    public void remove(Component component) {

    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Composite folderRoot = new Composite("备忘录文件夹");
        folderRoot.add(new Leaf("word 文件"));
        folderRoot.add(new Leaf("ppt 文件"));

        Composite folderLevel1 = new Composite("周报文件夹");
        folderLevel1.add(new Leaf("20210101周报"));
        folderRoot.add(folderLevel1);


        Composite folderLevel2 = new Composite("笔记文件夹");
        folderLevel2.add(new Leaf("jvm.ppt"));
        folderLevel2.add(new Leaf("redis.txt"));
        folderLevel1.add(folderLevel2);


        folderRoot.add(new Leaf("需求.txt"));


        Leaf leaf = new Leaf("bug单.txt");
        folderRoot.add(leaf);
        folderRoot.remove(leaf);

        folderRoot.show(0);
    }
}

运行结果如下：

备忘录文件夹: 
    word 文件
    ppt 文件
    周报文件夹: 
        20210101周报
        笔记文件夹: 
            jvm.ppt
            redis.txt
    需求.txt

可以看到以上是一棵树的结果，不管是叶子节点，还是组合节点，都是一样的操作。

安全模式

安全模式，就是叶子节点和组合节点的特性分开，只有组合节点才有增加和删除操作，而两者都会拥有展示操作。但是如果同时对外暴露叶子节点和组合节点的话，使用起来还需要做特殊的判断。

抽象组件：

public abstract class Component {
    String name;

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

    public abstract void show(int depth);
}

组件构件：

public class Composite extends Component {
    List<Component> childs = new ArrayList<>();

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

    public void add(Component component) {
        this.childs.add(component);
    }

    public void remove(Component component) {
        this.childs.remove(component);
    }

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name + ": ");
        for (Component component : childs) {
            component.show(depth + 1);
        }
    }
}

叶子节点：

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

    @Override
    public void show(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            System.out.print("    ");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

测试类不变，测试结果也一样：

备忘录文件夹: 
    word 文件
    ppt 文件
    周报文件夹: 
        20210101周报
        笔记文件夹: 
            jvm.ppt
            redis.txt
    需求.txt

安全模式中，叶子节点没有多余的方法，没有空的方法，外面调用的时候，不会调用到空方法。但是需要对节点进行判断，才能知道哪一个方法能调，哪一个方法不能调。

小结一下

组合模式的优点：

可以分层次定义复杂对象，表示局部和全部，客户端可以忽略不同的节点的差异。
从高层次调用，可以很顺畅的调用到每一个局部，一致性比较强。
节点自由搭配，灵活度比较高。

缺点：

在使用组合模式时，其叶子和组合节点的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。

使用场景：

希望忽略每个部分的差异，客户端一致使用
需要表现为树形结构，以表示“整体-部分”的结构层次。

以一句网友的话结尾：

“张无忌学太极拳，忘记了所有招式，打倒了"玄冥二老"，所谓"心中无招"。设计模式可谓招数，如果先学通了各种模式，又忘掉了所有模式而随心所欲，可谓OO之最高境界。”

【作者简介】：
秦怀，公众号【秦怀杂货店】作者，个人网站：http://aphysia.cn，技术之路不在一时，山高水长，纵使缓慢，驰而不息。

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