设计模式——结构型——组合模式

组合模式概述

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有唯一性。

对于树形结构，当容器对象（如文件夹）的某一个方法被调用时，将遍历整个树形结构，寻找也包含这个方法的成员对象（可以是容器对象，也可以是叶子对象）并调用执行，牵一而动百，其中使用了递归调用的机制来对整个结构进行处理。由于容器对象和叶子对象在功能上的区别，在使用这些对象的代码中必须有区别地对待容器对象和叶子对象，而实际上大多数情况下我们希望一致地处理它们，因为对于这些对象的区别对待将会使得程序非常复杂。组合模式为解决此类问题而诞生，它可以让叶子对象和容器对象的使用具有一致性。

组合模式定义如下：

组合模式(Composite Pattern)：组合多个对象形成树形结构以表示具有“整体—部分”关系的层次结构。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性，组合模式又可以称为“整体—部分”(Part-Whole)模式，它是一种对象结构型模式。

在组合模式中引入了抽象构件类Component，它是所有容器类和叶子类的公共父类，客户端针对Component进行编程。组合模式结构如图11-3所示：

图11-3 组合模式结构图

在组合模式结构图中包含如下几个角色：

● Component（抽象构件）：它可以是接口或抽象类，为叶子构件和容器构件对象声明接口，在该角色中可以包含所有子类共有行为的声明和实现。在抽象构件中定义了访问及管理它的子构件的方法，如增加子构件、删除子构件、获取子构件等。

● Leaf（叶子构件）：它在组合结构中表示叶子节点对象，叶子节点没有子节点，它实现了在抽象构件中定义的行为。对于那些访问及管理子构件的方法，可以通过异常等方式进行处理。

● Composite（容器构件）：它在组合结构中表示容器节点对象，容器节点包含子节点，其子节点可以是叶子节点，也可以是容器节点，它提供一个集合用于存储子节点，实现了在抽象构件中定义的行为，包括那些访问及管理子构件的方法，在其业务方法中可以递归调用其子节点的业务方法。

组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。同时容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此实现递归组合，形成一个树形结构。

如果不使用组合模式，客户端代码将过多地依赖于容器对象复杂的内部实现结构，容器对象内部实现结构的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码维护复杂、可扩展性差等弊端。组合模式的引入将在一定程度上解决这些问题。

abstract class Component {

    protected String name;

    

    public Component(String name) {

        this.name = name;

    }

    

    public abstract void Add(Component c);

    public abstract void Remove(Component c);

    public abstract void Display(int depth);

}


class Leaf extends Component {



    public Leaf(String name) {

        super(name);

    }



    @Override

    public void Add(Component c) {

        System.out.println("Can not add to a leaf");

    }



    @Override

    public void Remove(Component c) {

        System.out.println("Can not remove from a leaf");

    }



    @Override

    public void Display(int depth) {

        String temp = "";

        for (int i = 0; i < depth; i++) 

            temp += '-';

        System.out.println(temp + name);

    }

    

}


class Composite extends Component {



    private List<Component> children = new ArrayList<Component>();

    

    public Composite(String name) {

        super(name);

    }



    @Override

    public void Add(Component c) {

        children.add(c);

    }



    @Override

    public void Remove(Component c) {

        children.remove(c);

    }



    @Override

    public void Display(int depth) {

        String temp = "";

        for (int i = 0; i < depth; i++) 

            temp += '-';

        System.out.println(temp + name);

        

        for (Component c : children) {

            c.Display(depth + 2);

        }

    }

    

}


public class CompositePattern {



    public static void main(String[] args) {

        Composite root = new Composite("root");

        root.Add(new Leaf("Leaf A"));

        root.Add(new Leaf("Leaf B"));

        

        Composite compX = new Composite("Composite X");

        compX.Add(new Leaf("Leaf XA"));

        compX.Add(new Leaf("Leaf XB"));

        root.Add(compX);

        

        Composite compXY = new Composite("Composite XY");

        compXY.Add(new Leaf("Leaf XYA"));

        compXY.Add(new Leaf("Leaf XYB"));

        compX.Add(compXY);

        

        root.Display(1);

    }



}

应用场景

1、想要表示对象的部分-整体层次结构。

2、想要客户端忽略组合对象与单个对象的差异，客户端将统一地使用组合结构中的所有对象。

关于分级数据结构的一个普遍性的例子是你每次使用电脑时所遇到的:文件系统。

文件系统由目录和文件组成。每个目录都可以装内容。目录的内容可以是文件，也可以是目录。

按照这种方式，计算机的文件系统就是以递归结构来组织的。如果你想要描述这样的数据结构，那么你可以使用组合模式。

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