设计模式轻松学【二一】组合模式

定义与特点

• 定义

  又叫作部分-整体模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“部分-整体”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

  组合模式实现的最关键的地方是——简单对象和复合对象必须实现相同的接口。这就是组合模式能够将组合对象和简单对象进行一致处理的原因。

• 参与角色

  • 抽象构件（Component）角色：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。
  • 树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，实现抽象构件角色中声明的公共接口。
  • 树枝构件（Composite）角色：是组合中的分支节点对象，它有子节点。定义有枝节点的行为，用来存储子部件，实现了抽象构件中的有关操作，如增加（add）和删除（remove）、获取子节点（getChild）等

结构代码分析

组合模式分为透明式的组合模式和安全式的组合模式。

1. 透明组合模式（推荐使用）

   在抽象构件中声明了所有来管理子对象的方法，其中包括add，remove等。这样实现抽象构件接口的所有子类都具备了add和remove方法。这样做的好处是叶节点和枝节点对于外界没有区别，它们具备完全一致的接口。

   

   弊端：客户端对叶节点和枝节点是一致的，但叶节点并不具备add和remove的功能，因而对它们的实现是没有意义的，叶节点可通过抛出异常的方式来解决非法调用。

2. 安全组合模式

   在抽象构件中不去声明add和remove方法，那么子类的Leaf就不需要实现它，而是在树枝构件中去声明所有用来管理子类对象的方法。

   

   弊端：叶节点无需在实现add与remove这样的方法，但是对于客户端来说，必须对叶节点和枝节点进行判定，为客户端的使用带来不便。

3. 结构代码

   这里以透明模式为例，实现集合 c0={leaf1,{leaf2,leaf3}}元素的访问，对应的树结构图如下：

   

   • 声明抽象构件

     interface Component {
         public void add(Component c);
     
         public void remove(Component c);
     
         public Component getChild(int i);
     
         public void view();
     }

   • 声明树叶构件

     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 view() {
             System.out.println("树叶" + name + "：被访问！");
         }
     }

   • 声明树枝构件

     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 view() {
             for (Object obj : children) {
                 ((Component) obj).view();
             }
         }
     }

   • 测试程序调用

     public class ComponentTest {
     
         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.view(); 
         }
     }

总结

• 优点

  • 可详细的定义分层次的复杂对象，用户可以忽略层次的差异。
  • 基本对象可以被组合成复杂组合对象，这个组合对象也可以被组合，这样不断递归，客户端调用基本对象的地方都可以使用组合对象。
  • 方便将新的叶子构件放入容器构件中。
• 缺点

  层次关系的出现使得设计复杂。（所有设计模式共有的问题）

• 适用场景

  • 当想表达对象的部分-整体的层次结构时
  • 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象时