10、设计模式-结构型模式-组合模式
组合模式
对于树形结构，当容器对象（如文件夹）的某一个方法被调用时，将遍历整个树形结构，寻
找也包含这个方法的成员对象（可以是容器对象，也可以是叶子对象）并调用执行，牵一而
动百，其中使用了递归调用的机制来对整个结构进行处理。
定义：
组合多个对象形成树形结构以表示具有“整体—部分”关系的层次结构。
组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致
性，组合模式又可以称为“整体—部分”(Part-Whole)模式，它是一种对象结构型模式。
在组合模式中引入了抽象构件类Component，它是所有容器类和叶子类的公共父类，客户端针
对Component进行编程。
图解：
角色：
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。
组合模式的关键是定义了一个抽象构件类
它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程
无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理
如果不使用组合模式，客户端代码将过多地依赖于容器对象复杂的内部实现结构，容器对象
内部实现结构的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码维护复杂、可扩展性差等弊
端。组合模式的引入将在一定程度上解决这些问题。
抽象构件角色，其典型代码如下所示：
abstract class Component { public abstract void add(Component c); //增加成员 public abstract void remove(Component c); //删除成员 public abstract Component getChild(int i); //获取成员 public abstract void operation(); //业务方法 }
一般将抽象构件类设计为接口或抽象类，将所有子类共有方法的声明和实现放在抽象构件类
中。对于客户端而言，将针对抽象构件编程，而无须关心其具体子类是容器构件还是叶子构件。
叶子构件，则其典型代码如下所示
class Leaf extends Component { public void add(Component c) { //异常处理或错误提示 } public void remove(Component c) { //异常处理或错误提示 } public Component getChild(int i) { //异常处理或错误提示 return null; } public void operation() { //叶子构件具体业务方法的实现 } }
作为抽象构件类的子类，在叶子构件中需要实现在抽象构件类中声明的所有方法，包括业务
方法以及管理和访问子构件的方法，但是叶子构件不能再包含子构件，因此在叶子构件中实
现子构件管理和访问方法时需要提供异常处理或错误提示。
容器构件，则其典型代码如下所示
class Composite extends Component { private ArrayList<Component> list = new ArrayList<Component>();
public void add(Component c) { list.add(c); }
public void remove(Component c) { list.remove(c); }
public Component getChild(int i) { return (Component)list.get(i); }
public void operation() { //容器构件具体业务方法的实现 //递归调用成员构件的业务方法 for(Object obj:list) { ((Component)obj).operation(); } } }
在容器构件中实现了在抽象构件中声明的所有方法，既包括业务方法，也包括用于访问和管
理成员子构件的方法，如add()、remove()和getChild()等方法。
需要注意的是在实现具体业务方法时，由于容器构件充当的是容器角色，包含成员构件
因此它将调用其成员构件的业务方法。
在组合模式结构中，由于容器构件中仍然可以包含容器构件，因此在对容器构件进行处
理时需要使用递归算法，即在容器构件的operation()方法中递归调用其成员构件的operation()方法。
事例：
文件夹存储文件
//抽象构建：抽象文件类 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：图像文件类 public class ImageFile extends AbstractFile { String name; public ImageFile(String name){ this.name = name; } @Override public void add(AbstractFile file) { System.out.println("叶子节点没有此方法"); } @Override public void remove(AbstractFile file) { System.out.println("叶子节点没有此方法"); } @Override public AbstractFile getChild(int i) { System.out.println("叶子节点没有此方法"); return null; } @Override public void killVirus() { System.out.println("----对图片文件'" + name + "'进行杀毒"); } }
//叶子构件：文本文件 public class TextFile extends AbstractFile { String name; public TextFile(String name){ this.name = name; } @Override public void add(AbstractFile file) { System.out.println("叶子节点没有此方法"); } @Override public void remove(AbstractFile file) { System.out.println("叶子节点没有此方法"); } @Override public AbstractFile getChild(int i) { System.out.println("叶子节点没有此方法"); return null; } @Override public void killVirus() { System.out.println("----对文件'" + name + "'进行杀毒"); } }
//容器构建：文件夹 public class Folder extends AbstractFile { //定义集合fileList，用于存储AbstractFile类型的成员 private ArrayList<AbstractFile> fileList = new ArrayList<>(); String name; public Folder(String name){ this.name = name; } @Override public void add(AbstractFile file) { fileList.add(file); } @Override public void remove(AbstractFile file) { fileList.remove(file); } @Override public AbstractFile getChild(int i) { return fileList.get(i); } @Override public void killVirus() { System.out.println("****对文件夹:" + name + "进行杀毒"); //模拟杀毒 //递归调用成员的killVirus()方法 for (Object obj : fileList){ ((AbstractFile)obj).killVirus(); } } }
public class client { public static void main(String[] args) { //针对抽象构建编程 AbstractFile file1,file2,file3,file4,folder1,folder2,folder3,folder4; folder1 = new Folder("MrChengs文件夹"); folder2 = new Folder("图像文件夹"); folder3 = new Folder("文件文件夹"); folder4 = new Folder("视频文件夹"); file1 = new ImageFile("file1.jpg"); file2 = new ImageFile("file2.png"); file3 = new TextFile("作业.doc"); file4 = new TextFile("work.txt"); //图像文件夹 //--file1.jpg //--file2.png folder2.add(file1); folder2.add(file2); //文件文件夹 //--作业.doc //--work.txt folder3.add(file3); folder3.add(file4); folder1.add(folder2); folder1.add(folder3); folder1.add(folder4); folder1.killVirus(); } }
图构：
无须修改源代码，符合“开闭原则”，客户端无须关心节点的层次结构
可以对所选节点进行统一处理，提高系统的灵活性。
优点：
(1) 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。
(2) 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。
(3) 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”。
(4) 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：
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
适用场景：
(1) 在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，客户端可以
一致地对待它们。
(2) 在一个使用面向对象语言开发的系统中需要处理一个树形结构。
(3) 在一个系统中能够分离出叶子对象和容器对象，而且它们的类型不固定，需要增加一些新
的类型。
