设计模式之组合模式

一、简介

组合（Composite Pattern）模式的定义：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。

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。

二、优缺点

优点：

• 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；
• 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”；

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；

三、应用场景

1） 系统中存在大量相同或相似的对象，这些对象耗费大量的内存资源。

2） 大部分的对象可以按照内部状态进行分组，且可将不同部分外部化，这样每一个组只需保存一个内部状态。

3） 由于享元模式需要额外维护一个保存享元的数据结构，所以应当在有足够多的享元实例时才值得使用享元模式。

四、模式结构

1. 主要角色

• 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. UML类图

五、代码实现

1. 抽象构件

public abstract class Course {

    public String getName() throws Exception {
        throw new Exception("不支持获取课程名！");
    }

    public void addChild(Course c) throws Exception{
        throw new Exception("不支持创建子项！");
    }

    public abstract void info();

}

2. 树枝构件

public class LevelCourse extends Course {
    private List<Course> courseList = new ArrayList<>();
    private String name;
    private int level;

    public LevelCourse(String name, int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public String getName() throws Exception {
        return this.name;
    }

    @Override
    public void addChild(Course c) throws Exception {
        courseList.add(c);
    }

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("课程：" + this.name);
        for(Course course : courseList){
            for (int i = 0; i < level; i++) {
                System.out.print("    ");
            }
            System.out.print(">");
            course.info();
        }
    }
}

3. 树叶构建

public class CommonCourse extends Course {
    private String name;
    private double score;

    public CommonCourse(String name, double score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return this.name;
    }

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("课程：" + this.name + ",分数：" + this.score);
    }
}

4. 测试

@Test
    public void test() throws Exception{
        Course ywCourse = new CommonCourse("语文", 150);
        Course sxCourse = new CommonCourse("数学", 150);
        Course yyCourse = new CommonCourse("英语", 150);
        Course wlCourse = new CommonCourse("物理", 100);
        Course hxCourse = new CommonCourse("化学", 100);
        Course swCourse = new CommonCourse("生物", 100);
        Course lz = new LevelCourse("理综", 2);
        lz.addChild(wlCourse);
        lz.addChild(hxCourse);
        lz.addChild(swCourse);

        Course course = new LevelCourse("高考科目", 1);
        course.addChild(ywCourse);
        course.addChild(sxCourse);
        course.addChild(yyCourse);
        course.addChild(lz);
        course.info();
    }