一、定义

组合模式，也叫合成模式，有时又叫做部分 - 整体模式，主要是用来描述部分与整体的关系，其定义如下：将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

组合模式使得客户端不需要区分哪些是叶子，哪些是容器节点，都使用统一的方式进行处理，极大地方便了客户端的调用。组合模式属于结构性模式。

组合模式的通用类图如下：

先来说说组合模式的几个角色：

Component抽象构件角色：定义参加组合对象的共有方法和属性，可以定义一些默认的行为或属性，可以是接口或抽象类；
Leaf叶子构件：叶子节点是最后一层节点，下面不包含其他子节点，它需要实现抽象构件类Componnet中定义的抽象方法；
Composite树枝构件：子容器，里面持有一个抽象构件的引用，可以是子容器节点，也可以是叶子节点，使用集合存储子节点；
Client：客户端依赖抽象构件，一致对待子容器节点和叶子节点；

二、组合模式案例分析

我们以一个学校的组织架构树来说明组合模式的使用：

一个学校包含多个学院，一个学院包含多个部门，部门是最下面一级，不能包含其他子节点，即部门是叶子节点，需要展示整个学校的组织架构树；

如果不使用组合模式实现的话，我们首先想到的就是使用继承来实现上面的需求，虽然能够解决问题，但是实际上学院和学院之间、学院和部门之间并不是真正存在父子关系，所以使用继承方式实现不太合理。

首先看一下整体的类图：

回顾一下，前面提到组合模式涉及的三个角色：抽象构件Component、叶子构件、Composite树枝构件。首先我们需要定义抽象构件角色，它是一个抽象类，包含了添加、删除子构件的方法，具体代码如下：

/*** @Description: 学院组织（组合部件）* @Author: weixiaohuai* @Date: 2019/11/12* @Time: 20:21*/
public abstract class SchoolOrganizationComponent {/*** 名称*/private String name;public SchoolOrganizationComponent(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}protected void add(SchoolOrganizationComponent component) {}protected void delete(SchoolOrganizationComponent component) {}public abstract void print();
}

接着定义树枝节点，前面分析到，学校是顶级树节点、学院是属于学校下面的树枝节点，学校、学院树枝构件的定义如下：

/*** @Description: 学校类* @Author: weixiaohuai* @Date: 2019/11/12* @Time: 20:25*/
public class School extends SchoolOrganizationComponent {/*** 学校包含多个学院，这里使用超类SchoolOrganizationComponent替代子类College*/private List<SchoolOrganizationComponent> components = new ArrayList<>();public School(String name) {super(name);}@Overrideprotected void add(SchoolOrganizationComponent component) {components.add(component);}@Overrideprotected void delete(SchoolOrganizationComponent component) {components.remove(component);}/*** 输出学校里面的所有学院*/@Overridepublic void print() {for (SchoolOrganizationComponent component : components) {component.print();}}}/*** @Description: 学院类，一个学院包括多个部门* @Author: weixiaohuai* @Date: 2019/11/12* @Time: 20:33*/
public class College extends SchoolOrganizationComponent {/*** 存在部门信息*/private List<SchoolOrganizationComponent> components = new ArrayList<>();public College(String name) {super(name);}@Overrideprotected void add(SchoolOrganizationComponent component) {components.add(component);}@Overrideprotected void delete(SchoolOrganizationComponent component) {components.remove(component);}@Overridepublic void print() {for (SchoolOrganizationComponent c : components) {c.print();}}
}

注意学校、学院树枝节点内部都持有一个抽象构件的引用。

最后我们定义叶子角色，也就是学院下面的部门，具体代码如下：

public class Department extends SchoolOrganizationComponent {public Department(String name) {super(name);}@Overrideprotected void add(SchoolOrganizationComponent component) {System.out.println("不支持该方法...");}@Overrideprotected void delete(SchoolOrganizationComponent component) {System.out.println("不支持该方法...");}@Overridepublic void print() {System.out.println(getName());}}

由于叶子角色下面不存在节点，所以内部的添加子节点、删除子节点的方法，需要空实现或者抛出不支持该操作的异常，让高层模块知道叶子节点不支持添加子节点。

最后，我们定义一个场景类，来看看如何使用：

public class Client {public static void main(String[] args) {//学校SchoolOrganizationComponent university = new School("中山大学");//学院里面添加多个部门SchoolOrganizationComponent college1 = new College("计算机学院");college1.add(new Department("计算机专业"));college1.add(new Department("软件工程专业"));SchoolOrganizationComponent college2 = new College("文学院");college2.add(new Department("语文专业"));college2.add(new Department("文学专业"));//学校里面添加多个学院university.add(college1);university.add(college2);System.out.println("====" + university.getName() + "====");university.print();System.out.println("====" + college1.getName() + "====");college1.print();System.out.println("====" + college2.getName() + "====");college2.print();}
}

运行结果如下：

可以看到，高层模块使用的时候不需要区分当前是子容器对象还是叶子节点，都采用一致的方式调用，这样极大地方便客户端的调用。

三、组合模式应用分析

在JDK中有挺多地方使用到组合模式的，其中大家比较熟悉的List中的addAll(Collection<? extends E> c)方法和Map中putAll()方法（HashMap是Composite，Map是抽象构建，Map中静态内部类Node是叶子节点）都使用到了组合模式，下面我们以List的addAll(Collection<? extends E> c)方法大概分析一下组合模式在其中的应用：

public class Test {public static void main(String[] args) {List<String> allList = new ArrayList<>();allList.add("a");List<String> subList = new ArrayList<>();subList.add("b");subList.add("c");allList.addAll(subList);// addAll(Collection<? extends E> c) : 使用了组合模式// public interface List<E> extends Collection<E> : List接口继承Collection// 抽象构建Component: Collection// 组合类Composite: List// addAll方法源码// public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {// List转换为数组// Object[] a = c.toArray();// 计算数组长度// int numNew = a.length;// 扩容// ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount// 数组拷贝// System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);// size += numNew;// return numNew != 0;// }for (String string : allList) {System.out.println(string);}}

四、总结

组合模式的优点：

客户端不需要关注具体是叶子节点还是子容器节点，方便对各个对象进行统一控制；
增加新的子容器节点和叶子节点都挺方便，不需要对原有代码进行改造，符合开闭原则；
通过叶子节点和子容器节点的递归组合可以形成复杂的树形结构数据，但对于树形结构的控制却很简单；

组合模式的缺点：

客户端需要花很多时间去理清类之间的层次关系；

组合模式的使用场景：

在具有整体和部分的层次结构中希望通过一种忽略整体与个体之间差异的，客户端一致对待的情况；
需要遍历组织机构，处理一个树形结构对象时，可以考虑使用组合模式；
如果叶子节点和子容器之间差异比较大，那么不太适合使用组合模式；

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