组合模式

组合模式

定义

组合模式（Composite Pattern）又称为合成模式、部分-整体模式（Part-Whole），主要用来描述部分与整体的关系。 定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性

使用场景

如树形菜单、文件、文件夹管理

从一个整体中独立出部分模块或功能的场景

组合模式使用面向对象的思想来实现树形结构的构建与处理，描述了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合，实现简单，灵活性好。由于在软件开发中存在大量的树形结构，因此组合模式是一种使用频率较高的结构型设计模式，Java SE中的AWT和Swing包的设计就基于组合模式，在这些界面包中为用户提供了大量的容器构件（如Container）和成员构件（如Checkbox、Button和TextArea等）。

组合模式主要由以下几个部分组成：

• 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。

例子

为了让系统具有更好的灵活性和可扩展性，客户端可以一致地对待文件和文件夹，定义一个抽象构件AbstractFile，Folder充当容器构件，MusicFile、VideoFile和ImageFile充当叶子构件。

抽象构件

public abstract class AbstractFile {
    public abstract void add(AbstractFile file);
    public abstract void remove(AbstractFile file);
    public abstract AbstractFile getChild(int i);
    public abstract void killVirus();
}

叶子构件

public class ImageFile extends AbstractFile{
    private String name;

    public ImageFile(String name){
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void add(AbstractFile file) {
        System.out.println("异常");
    }
    @Override
    public void remove(AbstractFile file) {
        System.out.println("异常");
    }
    @Override
    public AbstractFile getChild(int i) {
        System.out.println("异常");
        return null;
    }
    @Override
    public void killVirus() {
        System.out.println("  ---对图像文件"+ this.name +"进行杀毒");
    }
}

public class VideoFile extends AbstractFile{
    private String name;
    public VideoFile(String name){
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void add(AbstractFile file) {
        System.out.println("异常");
    }
    @Override
    public void remove(AbstractFile file) {
        System.out.println("异常");
    }
    @Override
    public AbstractFile getChild(int i) {
        System.out.println("异常");
        return null;
    }
    @Override
    public void killVirus() {
        System.out.println(" ---对视频文件" + this.name + "进行杀毒");
    }
}

容器构件

public class Folder extends AbstractFile {
    List<AbstractFile> list = new ArrayList<>();
    private String name;

    public Folder(String name){
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void add(AbstractFile file) {
        list.add(file);
    }
    @Override
    public void remove(AbstractFile file) {
        list.remove(file);
    }
    @Override
    public AbstractFile getChild(int i) {
        return list.get(i);
    }
    @Override
    public void killVirus() {
        System.out.println("***对文件夹"+ this.name +"进行杀毒");
        for(AbstractFile file : list){
            file.killVirus();
        }
    }
}

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFile folder1 = new Folder("总文件夹");
        AbstractFile folder2 = new Folder("图像文件夹");
        AbstractFile folder3 = new Folder("音频文件夹");

        AbstractFile file1 = new ImageFile("小龙女.jpg");
        AbstractFile file2 = new ImageFile("张无忌.bmp");
        AbstractFile file3 = new VideoFile("葵花宝典.mp4");
        AbstractFile file4 = new VideoFile("笑傲江湖.avi");

        folder2.add(file1);
        folder2.add(file2);
        folder3.add(file3);
        folder3.add(file4);
        folder1.add(folder2);
        folder1.add(folder3);
        folder1.killVirus(); //对总文件夹杀毒
    }
}

优点

• 组合模式可以清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，它让客户端忽略了层次的差异，方便对整个层次结构进行控制。
• 客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了客户端代码。
• 在组合模式中增加新的容器构件和叶子构件都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”。
• 组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案，通过叶子对象和容器对象的递归组合，可以形成复杂的树形结构，但对树形结构的控制却非常简单

缺点

• 定义节点时使用的是节点实现类，会与依赖倒置原则冲突，限制了接口的使用范围。例如入口类中各个节点都是定义为实现类的类型

• 破坏了“单一职责原则”。

• 在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象，例如在某个文件夹中只能包含文本文件，使用组合模式时，不能依赖类型系统来施加这些约束，因为它们都来自于相同的抽象层，在这种情况下，必须通过在运行时进行类型检查来实现，这个实现过程较为复杂。