组合模式

组合模式

• 根文件
  • 文件
  • 文件
  • 文件夹
    • 文件
    • 文件夹

文件系统：树形结构

文件和文件夹的功能有区别，作为用户，希望使用统一的方法对待容器对象和叶子对象

组合模式又名部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

组合模式正是应树形结构而生，所以组合模式的使用场景就是出现树形结构的地方。比如：文件目录显示，多级目录呈现等树形结构数据的操作。（使用场景）

组合模式主要包含三种角色：

• 抽象根节点Component：定义系统各层次对象的共有方法和属性，可以预先定义一些默认行为和属性。
• 树枝节点Composite：定义树枝节点的行为，存储子节点，组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。
• 叶子节点Leaf：叶子节点对象，其下再无分支，是系统层次遍历的最小单位。

案例：软件菜单

在访问一些管理系统时经常可以看见多级菜单，其中一级菜单包含菜单项和二级菜单，二级菜单中除了菜单项，又有可能还包含三级菜单，我们的需求是针对一个菜单，打印出其包含的所有菜单以及菜单项的名称。

类图：

Menu菜单对象继承字MenuComponent，并且聚合了MenuComponent

代码：打印菜单及菜单项

MenuComponent定义为抽象类，因为有一些共有的属性和行为要在该类中实现，Menu和MenuItem类就可以只覆盖自己感兴趣的方法，而不用搭理不需要或者不感兴趣的方法，举例来说，Menu类可以包含子菜单，因此需要覆盖add()、remove()、getChild()方法，但是MenuItem就不应该有这些方法。这里给出的默认实现是抛出异常，也可以根据自己的需要改写默认实现。

在使用组合模式时，根据抽象构件类的定义形式，我们可将组合模式分为透明组合模式和安全组合模式两种形式。

• 透明组合模式

透明组合模式中，抽象根节点角色中声明了所有用于管理成员对象的方法，比如在示例中 MenuComponent 声明了 add、remove 、getChild 方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。透明组合模式也是组合模式的标准形式。

透明组合模式的缺点是不够安全，因为叶子对象和容器对象在本质上是有区别的，叶子对象不可能有下一个层次的对象，即不可能包含成员对象，因此为其提供 add()、remove() 等方法是没有意义的，这在编译阶段不会出错，但在运行阶段如果调用这些方法可能会出错（如果没有提供相应的错误处理代码）

• 安全组合模式

在安全组合模式中，在抽象构件角色中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在树枝节点 Menu 类中声明并实现这些方法。安全组合模式的缺点是不够透明，因为叶子构件和容器构件具有不同的方法，且容器构件中那些用于管理成员对象的方法没有在抽象构件类中定义，因此客户端不能完全针对抽象编程，必须有区别地对待叶子构件和容器构件。

优点：

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，通过叶子节点和树枝节点的递归组合，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。

• 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，让客户端忽略层次的差异，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树枝节点和叶子节点都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合开闭原则。

代码区

打印菜单及菜单项

MenuComponent定义为抽象类，因为有一些共有的属性和行为要在该类中实现，Menu和MenuItem类就可以只覆盖自己感兴趣的方法，而不用搭理不需要或者不感兴趣的方法，举例来说，Menu类可以包含子菜单，因此需要覆盖add()、remove()、getChild()方法，但是MenuItem就不应该有这些方法。这里给出的默认实现是抛出异常，也可以根据自己的需要改写默认实现。

抽象类MenuComponent

package com.lmcode.CombinationPattern;

// 不论菜单还是菜单项，都应该继承统一的接口
public abstract class MenuComponent {
    // 使子类可以直接访问
    protected String name;
    protected int level;

    // 获取菜单名称
    public String getName() {
        return name;
    }

    // 获取指定子菜单
    // 暂时抛出异常，具体实现由子类（菜单或菜单项实现，不实现则代表没有对应功能，例如菜单项没有子类菜单）
    public MenuComponent getChild(int i){
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    // 添加菜单
    public void add(MenuComponent menuComponent){
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    // 移除菜单
    public void remove(MenuComponent menuComponent){
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public void print(){
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

Menu

菜单类实现了除了getName方法的其他所有方法，因为Menu类具有添加菜单，移除菜单和获取子菜单的功能。

package com.lmcode.CombinationPattern;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// Menu类实现了除了getName方法的其他所有方法，因为Menu类具有添加菜单，移除菜单和获取子菜单的功能。
public class Menu extends MenuComponent{

    private List<MenuComponent> menuComponentList;

    public Menu(String name,int level){
        this.level = level;
        this.name = name;
        menuComponentList = new ArrayList<MenuComponent>();
    }


    @Override
    public MenuComponent getChild(int i) {
        return menuComponentList.get(i);
    }


    @Override
    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponentList.add(menuComponent);
    }


    @Override
    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponentList.remove(menuComponent);
    }


    @Override
    public void print() {
        for (int i = 1; i < level; i++) {
            System.out.print("--");
        }
        System.out.println(name);
        for (MenuComponent menuComponent : menuComponentList) {
            menuComponent.print();
        }
    }
}

MenuItem

菜单项不能再有子菜单，所以添加菜单，移除菜单和获取子菜单的功能不能实现。

package com.lmcode.CombinationPattern;
// 菜单项不能再有子菜单，所以添加菜单，移除菜单和获取子菜单的功能不能实现。
public class MenuItem extends MenuComponent{
    public MenuItem(String name,int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void print() {
        for (int i = 1; i < level; i++) {
            System.out.print("--");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

main

package com.lmcode.CombinationPattern;

public class main {
    public static void main(String[] args) {
        // 构建菜单树
        MenuComponent menu_100 = new Menu("一级菜单",1);
        MenuComponent menu_110 = new Menu("二级菜单1",2);
        MenuComponent menu_120 = new Menu("二级菜单2",2);

        menu_100.add(menu_110);
        menu_100.add(menu_120);

        menu_120.add(new MenuItem("三级菜单1",3));
        menu_120.add(new MenuItem("三级菜单2",3));

        // 打印菜单名称（子菜单一起打印）
        // 递归打印
        menu_100.print();
    }
}
/*
一级菜单
--二级菜单1
--二级菜单2
----三级菜单1
----三级菜单2
*/