GoF总结-13(组合模式)

1. 概念

有时又叫做整体-部分模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构模式，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。
组合模式一般用来描述整体与部分的关系，它将对象组织到树形结构中，顶层的节点被称为根节点，根节点下面可以包含树枝节点和叶子节点，树枝节点下面又可以包含树枝节点和叶子节点，树形结构图如下：

由上图可以看出，其实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；而叶子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，会把树枝节点和树叶节点看作属于同一种数据类型（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，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，给用户带来使用上的极大便利。

2. 优点

1. 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。
2. 更容易在组合体内假如新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改原代码，满足开闭原则。

3. 缺点

1. 设计较复杂，客户端需要花更多时间清理类之间的层次关系。
2. 不容易限制容器中的构件。
3. 不容易用继承的方法来增加构件的新功能。

4. 结构与实现

4.1 结构

主要角色：

1. 抽象构件角色：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）
2. 树叶构件角色：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。
3. 树枝构件角色/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。
   组合模式分为透明式的组合模式和安全式的组合模式。

4.1.1 透明方式

在该方式中，由于抽象构建声明了所有子类中的全部方法，所以客户端无须区别树叶对象和数值对象，对客户端来说是透明的。但其去点是：树叶构件本来没有Add()、Remove()以及GetChild()方法，却要实现他们(空实现或抛异常),这样会带来一些安全性问题。

4.1.2 安全方式

在该方式中，将管理子构件的方法移到树枝构件中，抽象构件和树叶构件没有对子对象的管理方法，这样就避免了上一种方式的安全性问题，但由于叶子和分支有不同的接口，客户端在调用时要知道树叶对象和树枝对象的存在，所以失去了透明性。

4.2 实现

4.2.1 透明方式

//抽象构件
public interface Component {
    void add(Component component);
    void remove(Component component);
    Component getChild(int i);
    void operation();
}
//树枝构件
public class Composite implements Component {
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

    @Override
    public void add(Component component) {
        children.add(component);
    }

    @Override
    public void remove(Component component) {
        children.remove(component);
    }

    @Override
    public Component getChild(int i) {
        return children.get(i);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("长出了一片新树枝");
        for (Component child :
                children) {
            child.operation();
        }
    }
}
//树叶构件
public class Leaf implements Component {
    private String name;

    public Leaf(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void add(Component component) {

    }

    @Override
    public void remove(Component component) {

    }

    @Override
    public Component getChild(int i) {
        return null;
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("我是树叶:" + name);
    }
}

测试

public class CompositeTest {
    @Test
    public void ToumingTest() {
        Component tree = new Composite();
        tree.add(new Leaf("小树长出了第一片树叶"));
        Component branch1 = new Composite();
        tree.add(branch1);
        branch1.add(new Leaf("分支branch1长出了一片小叶子"));
        branch1.add(new Leaf("分支branch1又长出了一片小叶子"));
        tree.operation();
    }
}

4.2.2 安全方式

//抽象构件
public interface Component {
    void operation();
}
//树枝构件
public class Composite implements Component {
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("长出了一片新树枝");
        for (Component child :
                children) {
            child.operation();
        }
    }

    public void add(Component component) {
        children.add(component);
    }

    public void remove(Component component) {
        children.remove(component);
    }
}
//树叶构件
public class Leaf implements Component {
    private String name;

    public Leaf(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("我是树叶:" + name);
    }
}

测试

public class SafetyTest {
    @Test
    public void test1() {
        Composite tree = new Composite();
        tree.add(new Leaf("小树长出了第一片叶子"));
        Composite branch1 = new Composite();
        tree.add(branch1);
        branch1.add(new Leaf("分支branch1长出了一片小叶子"));
        branch1.add(new Leaf("分支branch1又长出了一片小叶子"));
        tree.operation();
    }
}