Java 设计模式系列（九）组合模式
Java 设计模式系列（九）组合模式
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的使用具有一致性。
一、组合模式结构
-
Component： 抽象的组件对象，为组合中的对象声明接口，让客户端可以通过这个接口来访问和管理整个对象结构，可以在里面为定义的功能提供缺省的实现。 -
Leaf： 叶子节点对象，定义和实现叶子对象的行为，不再包含其它的子节点对象。 -
Composite： 组合对象，通常会存储子组件，定义包含子组件的那些组件的行为，并实现在组件接口中定义的与子组件有关的操作。 -
Client： 客户端，通过组件接口来操作组合结构里面的组件对象。
组合模式参考实现
（1）先看看组件对象的定义，示例代码如下：
/**
* 抽象的组件对象，为组合中的对象声明接口，实现接口的缺省行为
*/
public abstract class Component {
/** 示意方法，子组件对象可能有的功能方法 */
public abstract void someOperation();
/** 向组合对象中加入组件对象 */
public void addChild(Component child) {
// 缺省的实现，抛出例外，因为叶子对象没有这个功能，或者子组件没有实现这个功能
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
/** 从组合对象中移出某个组件对象 */
public void removeChild(Component child) {
// 缺省的实现，抛出例外，因为叶子对象没有这个功能，或者子组件没有实现这个功能
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
/** 返回某个索引对应的组件对象 */
public Component getChildren(int index) {
// 缺省的实现，抛出例外，因为叶子对象没有这个功能，或者子组件没有实现这个功能
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
}
（2）接下来看看Composite对象的定义，示例代码如下：
/**
* 组合对象，通常需要存储子对象，定义有子部件的部件行为，
* 并实现在Component里面定义的与子部件有关的操作
*/
public class Composite extends Component {
/**
* 用来存储组合对象中包含的子组件对象
*/
private List<Component> childComponents = null;
/** 示意方法，通常在里面需要实现递归的调用 */
public void someOperation() {
if (childComponents != null){
for(Component c : childComponents){
//递归的进行子组件相应方法的调用
c.someOperation();
}
}
}
public void addChild(Component child) {
//延迟初始化
if (childComponents == null) {
childComponents = new ArrayList<Component>();
}
childComponents.add(child);
}
public void removeChild(Component child) {
if (childComponents != null) {
childComponents.remove(child);
}
}
public Component getChildren(int index) {
if (childComponents != null){
if(index>=0 && index<childComponents.size()){
return childComponents.get(index);
}
}
return null;
}
}
（3）该来看叶子对象的定义了，相对而言比较简单，示例代码如下：
/**
* 叶子对象，叶子对象不再包含其它子对象
*/
public class Leaf extends Component {
/** 示意方法，叶子对象可能有自己的功能方法 */
public void someOperation() {
// do something
}
}
（4）对于Client，就是使用Component接口来操作组合对象结构，由于使用方式千差万别，这里仅仅提供一个示范性质的使用，顺便当作测试代码使用，示例代码如下：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//定义多个Composite对象
Component root = new Composite();
Component c1 = new Composite();
Component c2 = new Composite();
//定义多个叶子对象
Component leaf1 = new Leaf();
Component leaf2 = new Leaf();
Component leaf3 = new Leaf();
//组和成为树形的对象结构
root.addChild(c1);
root.addChild(c2);
root.addChild(leaf1);
c1.addChild(leaf2);
c2.addChild(leaf3);
//操作Component对象
Component o = root.getChildren(1);
System.out.println(o);
}
}
二、父组件引用
(1) Component
public abstract class Component {
/**
* 记录父组件对象
*/
private Component parent = null;
/**
* 获取一个组件的父组件对象
* @return 一个组件的父组件对象
*/
public Component getParent() {
return parent;
}
/**
* 设置一个组件的父组件对象
* @param parent 一个组件的父组件对象
*/
public void setParent(Component parent) {
this.parent = parent;
}
/**
* 返回某个组件的子组件对象
* @return 某个组件的子组件对象
*/
public List<Component> getChildren() {
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
/*-------------------以下是原有的定义----------------------*/
/**
* 输出组件自身的名称
*/
public abstract void printStruct(String preStr);
/**
* 向组合对象中加入组件对象
* @param child 被加入组合对象中的组件对象
*/
public void addChild(Component child) {
// 缺省的实现，抛出例外，因为叶子对象没有这个功能，或者子组件没有实现这个功能
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
/**
* 从组合对象中移出某个组件对象
* @param child 被移出的组件对象
*/
public void removeChild(Component child) {
// 缺省的实现，抛出例外，因为叶子对象没有这个功能，或者子组件没有实现这个功能
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
/**
* 返回某个索引对应的组件对象
* @param index 需要获取的组件对象的索引，索引从0开始
* @return 索引对应的组件对象
*/
public Component getChildren(int index) {
throw new UnsupportedOperationException("对象不支持这个功能");
}
}
(2) Leaf
public class Leaf extends Component {
/**
* 叶子对象的名字
*/
private String name = "";
/**
* 构造方法，传入叶子对象的名字
* @param name 叶子对象的名字
*/
public Leaf(String name){
this.name = name;
}
/**
* 输出叶子对象的结构，叶子对象没有子对象，也就是输出叶子对象的名字
* @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进
*/
public void printStruct(String preStr){
System.out.println(preStr+"-"+name);
}
}
(3) Composite
public class Composite extends Component{
public void addChild(Component child) {
//延迟初始化
if (childComponents == null) {
childComponents = new ArrayList<Component>();
}
childComponents.add(child);
//添加对父组件的引用
child.setParent(this);
}
public void removeChild(Component child) {
if (childComponents != null) {
//查找到要删除的组件在集合中的索引位置
int idx = childComponents.indexOf(child);
if (idx != -1) {
//先把被删除的商品类别对象的父商品类别，设置成为被删除的商品类别的子类别的父商品类别
for(Component c : child.getChildren()){
//删除的组件对象是本实例的一个子组件对象
c.setParent(this);
//把被删除的商品类别对象的子组件对象添加到当前实例中
childComponents.add(c);
}
//真的删除
childComponents.remove(idx);
}
}
}
public List<Component> getChildren() {
return childComponents;
}
/*-------------------以下是原有的实现，没有变化----------------------*/
/**
* 用来存储组合对象中包含的子组件对象
*/
private List<Component> childComponents = null;
/**
* 组合对象的名字
*/
private String name = "";
/**
* 构造方法，传入组合对象的名字
* @param name 组合对象的名字
*/
public Composite(String name){
this.name = name;
}
/**
* 输出组合对象自身的结构
* @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进
*/
public void printStruct(String preStr){
//先把自己输出去
System.out.println(preStr+"+"+this.name);
//如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象
if(this.childComponents!=null){
//然后添加一个空格，表示向后缩进一个空格
preStr+=" ";
//输出当前对象的子对象了
for(Component c : childComponents){
//递归输出每个子对象
c.printStruct(preStr);
}
}
}
}
三、总结
(1) 组合模式的本质
组合模式的本质： 统一叶子对象和组合对象。
组合模式通过把叶子对象当成特殊的组合对象看待，从而对叶子对象和组合对象一视同仁，统统当成了Component对象，有机的统一了叶子对象和组合对象。
正是因为统一了叶子对象和组合对象，在将对象构建成树形结构的时候，才不需要做区分，反正是组件对象里面包含其它的组件对象，如此递归下去；也才使得对于树形结构的操作变得简单，不管对象类型，统一操作。
(2) 何时选用组合模式
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如果你想表示对象的部分-整体层次结构，可以选用组合模式，把整体和部分的操作统一起来，使得层次结构实现更简单，从外部来使用这个层次结构也简单。
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如果你希望统一的使用组合结构中的所有对象，可以选用组合模式，这正是组合模式提供的主要功能。
(3) 组合模式的优缺点
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定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构
在组合模式中，基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而组合对象又可以组合成更复杂的组合对象，可以不断地递归组合下去，从而构成一个统一的组合对象的类层次结构
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统一了组合对象和叶子对象
在组合模式中，可以把叶子对象当作特殊的组合对象看待，为它们定义统一的父类，从而把组合对象和叶子对象的行为统一起来
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简化了客户端调用
组合模式通过统一组合对象和叶子对象，使得客户端在使用它们的时候，就不需要再去区分它们，客户不关心使用的到底是什么类型的对象，这就大大简化了客户端的使用
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更容易扩展
由于客户端是统一的面对Component来操作，因此，新定义的Composite或Leaf子类能够很容易的与已有的结构一起工作，而客户端不需要为增添了新的组件类而改变
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很难限制组合中的组件类型
容易增加新的组件也会带来一些问题，比如很难限制组合中的组件类型。这在需要检测组件类型的时候，使得我们不能依靠编译期的类型约束来完成，必须在运行期间动态检测。
每天用心记录一点点。内容也许不重要，但习惯很重要！
