设计模式系列：搞懂组合模式，单对象与组合对象对外统一接口

组合模式的定义：又叫作整体-部分（Part-Whole）模式，通过将单个对象（叶节点）和组合对象用相同的接口表示，使客户端对单个对象和组合对象的访问具有一致性。它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式。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，它将对象组合到树状结构，顶层的节点被称为根节点，最末级的节点成为叶节点，中间的节点成为树枝节点，树形结构如下图。

由上图可以看出，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；而叶节点与树枝节点在语义上不属于同一种类型，但是在组合模式中，我们会把树枝节点和叶节点看作同一种数据类型（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，客户端不需要辨别是树枝节点还是叶子节点，可以直接进行操作，给客户端的使用带来极大的便利。

组合模式的结构：组合模式包含以下3个角色。

抽象根节点（Component）：为叶节点和树枝节点声明公共接口，并实现它们的默认行为。
树叶节点（Leaf）：组合中的叶节点对象，它没有子节点，是树状结构的最末级。
树枝节点（Composite）：组合中的分支节点对象，它有子节点，主要作用是存储和管理子节点。

组合模式的实现：组合模式分为透明式组合模式和安全式组合模式。我们以公司组织架构为例，分别用透明式组合模式和安全式组合模式实现。

某公司组织架构如下图，公司包括销售部、研发部和财务部，销售部和财务部下又分为A组和B组。

透明组合模式的实现：

在透明组合模式中，抽象根节点声明了所有子类中的全部方法，客户端无须区别叶节点和树枝节点，它们具备一致的接口，对客户端来说是透明的。但其缺点是：叶节点本来没有增加 Add()、删除Remove() 及获取子节点GetChild() 的方法，却要实现它们（空实现或抛出异常），这样会带来一些安全性问题。

//抽象根节点
public interface DeptComponent {void add(DeptComponent deptComponent);void remove(DeptComponent deptComponent);List<DeptComponent> getChildren();void getName();
}//叶节点
public class LeafDept implements DeptComponent {private String name;public LeafDept(String name){this.name = name;}@Overridepublic void add(DeptComponent deptComponent) { }@Overridepublic void remove(DeptComponent deptComponent) { }@Overridepublic List<DeptComponent> getChildren() {return null;}@Overridepublic void getName() {System.out.println(name+"前来报到！");}
}//树枝节点
public class CompositeDept implements DeptComponent{private List<DeptComponent> children = new ArrayList<>();private String name;CompositeDept(String name){this.name = name;}@Overridepublic void add(DeptComponent deptComponent) {children.add(deptComponent);}@Overridepublic void remove(DeptComponent deptComponent) {children.remove(deptComponent);}@Overridepublic List<DeptComponent> getChildren() {return children;}@Overridepublic void getName() {System.out.println(name+"前来报到！");}
}//测试类
public class CompositeTest {public static void main(String[] args) {DeptComponent company = new CompositeDept("某公司");DeptComponent saleDept = new CompositeDept("销售部");DeptComponent developmentDept = new CompositeDept("研发部");DeptComponent financeDept = new CompositeDept("财务部");DeptComponent saleA = new LeafDept("销售部A组");DeptComponent saleB = new LeafDept("销售部B组");DeptComponent developmentA = new LeafDept("研发部A组");DeptComponent developmentB = new LeafDept("研发部B组");developmentDept.add(developmentA);developmentDept.add(developmentB);saleDept.add(saleA);saleDept.add(saleB);company.add(saleDept);company.add(developmentDept);company.add(financeDept);List<DeptComponent> children = company.getChildren();children.stream().forEach(deptComponent -> {deptComponent.getName();deptComponent.getChildren().stream().forEach(deptComponent1 -> deptComponent1.getName());});}
}

透明组合模式的结构图：

安全组合模式的实现：

在安全组合模式中，将管理叶节点的方法移到树枝节点中，抽象根节点和叶节点没有对子对象的管理方法，避免了透明组合模式的安全性问题，但由于叶节点和树枝节点有不同的接口，客户端在调用时要知道叶节点和树枝节点的存在，所以失去了透明性。

//抽象根节点
public interface DeptComponent {void getName();
}//叶节点
public class LeafDept implements DeptComponent {private String name;public LeafDept(String name){this.name = name;}@Overridepublic void getName() {System.out.println(name+"前来报到！");}
}//树枝节点
public class CompositeDept implements DeptComponent{private List<DeptComponent> children = new ArrayList<>();private String name;CompositeDept(String name){this.name = name;}public void add(DeptComponent deptComponent) {children.add(deptComponent);}public void remove(DeptComponent deptComponent) {children.remove(deptComponent);}public List<DeptComponent> getChildren() {return children;}@Overridepublic void getName() {System.out.println(name+"前来报到！");}
}//测试类
public class CompositeTest {public static void main(String[] args) {CompositeDept company = new CompositeDept("某公司");CompositeDept saleDept = new CompositeDept("销售部");CompositeDept developmentDept = new CompositeDept("研发部");CompositeDept financeDept = new CompositeDept("财务部");DeptComponent saleA = new LeafDept("销售部A组");DeptComponent saleB = new LeafDept("销售部B组");DeptComponent developmentA = new LeafDept("研发部A组");DeptComponent developmentB = new LeafDept("研发部B组");developmentDept.add(developmentA);developmentDept.add(developmentB);saleDept.add(saleA);saleDept.add(saleB);company.add(saleDept);company.add(developmentDept);company.add(financeDept);List<DeptComponent> children = company.getChildren();children.stream().forEach(deptComponent -> {deptComponent.getName();if(deptComponent instanceof CompositeDept){CompositeDept compositeDept = (CompositeDept) deptComponent;compositeDept.getChildren().stream().forEach(deptComponent1 -> deptComponent1.getName());}});}
}

安全组合模式的结构图：

组合模式的优点：

组合模式使客户端处理单个对象和组合对象逻辑一致，这简化了客户端代码；
更容易在组合体内加入新的对象，满足“开闭原则”；

组合模式的缺点：

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；
不容易用继承的方法来增加构件的新功能；

组合模式的使用场景：

在需要表示一个对象整体与部分的层次结构的场合。
要求对客户端隐藏组合对象与单个对象的差异，使客户端可以用统一的接口使用组合结构中的所有对象的场合。

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