（2021总结篇）面向对象软件设计模式--（八）结构型模式---树形结构的处理--组合模式

组合模式

专栏目录
组合模式的意图，解决的问题，什么时候使用
1.桥接模式
2.组合模式中的角色
- 2.1 透明方式
- 2.2 安全组合方式
3.组合模式优缺点、使用场景
- 优点：
- 缺点：
- 适用场景：

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创建型模式: 工厂三兄弟 , 单例模式 , 原型模式 , 建造者模式
结构型模式: 适配器模式 , 桥接模式 , 组合模式 , 装饰器模式, 外观模式（门面模式）, 享元模式, 代理模式
行为型模式：职责链模式，命令模式，解释器模式，迭代器模式，中介者模式，备忘录模式，观察者模式，状态模式，策略模式，模板方法，访问者模式

组合模式的意图，解决的问题，什么时候使用

在现实生活中，存在很多“部分-整体”的关系，例如，大学中的部门与学院、总公司中的部门与分公司、学习用品中的书与书包、生活用品中的衣服与衣柜、以及厨房中的锅碗瓢盆等。在软件开发中也是这样，例如，文件系统中的文件与文件夹、窗体程序中的简单控件与容器控件等。对这些简单对象与复合对象的处理，如果用组合模式来实现会很方便。

1.桥接模式

组合（Composite Pattern）模式，有时又叫作整体-部分（Part-Whole）模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“整体-部分”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性，属于结构型设计模式。

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，树形结构图如下。

由上图可以看出，其实根节点和树枝节点本质上属于同一种数据类型，可以作为容器使用；而叶子节点与树枝节点在语义上不属于用一种类型。但是在组合模式中，会把树枝节点和叶子节点看作属于同一种数据类型（用统一接口定义），让它们具备一致行为。

这样，在组合模式中，整个树形结构中的对象都属于同一种类型，带来的好处就是用户不需要辨别是树枝节点还是叶子节点，可以直接进行操作，给用户的使用带来极大的便利。

2.组合模式中的角色

组成（角色）	作用
抽象构件（Component）角色	它的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。（总的抽象类或接口，定义一些通用的方法，比如新增、删除）
树叶构件（Leaf）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。
树枝构件（Composite）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。

2.1 透明方式

在该方式中，由于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。但其缺点是：树叶构件本来没有 Add()、Remove() 及 GetChild() 方法，却要实现它们（空实现或抛异常），这样会带来一些安全性问题。其结构图如下图所示。

标准程序代码如下：

public class CompositePattern {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();}
}
//抽象构件
interface Component {public void add(Component c);public void remove(Component c);public Component getChild(int i);public void operation();
}
//树叶构件
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！");}
}
//树枝构件
class Composite implements Component {private ArrayList<Component> children = new ArrayList<Component>();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();}}
}

运行结果：

树叶1：被访问！
树叶2：被访问！
树叶3：被访问！

2.2 安全组合方式

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，代码如下。

首先修改 Component 代码，只保留层次的公共行为。

interface Component {public void operation();
}

然后修改客户端代码，将树枝构件类型更改为 Composite 类型，以便获取管理子类操作的方法。

public class CompositePattern {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();}
}

安全模式的缺点就是不能完全面向抽象编程。

3.组合模式优缺点、使用场景

优点：

1.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；
2.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”；
3.为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案

缺点：

1.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；
2.不容易限制容器中的构件；
3.不容易用继承的方法来增加构件的新功能（特别是针对安全模式）；

适用场景：

1.在需要表示一个对象整体与部分的层次结构的场合，尤其是树形结构。
2.一个系统中能够分离出叶子对象和容器对象，而且他们的类型不固定，需要增加一些新的类型。

参考文章：http://c.biancheng.net/view/1373.html