合成模式有时又叫做部分-整体模式(Part-Whole)。合成模式将对象组织到树结构中,可以用来描述整体与部分的关系。合成模式可以使客户端将单纯元素与复合元素同等看待。
从和尚的故事谈起
这是小时候我奶奶讲的故事:从前有个山,山里有个庙,庙里有个老和尚在给小和尚讲故事,讲的什么故事呢?从前有个山,山里有个庙……。奶奶的故事要循环多少次,根据你多长时间睡着而定。在故事中有山、有庙、有和尚、有故事。因此,故事的角色有两种:一种里面没有其它角色;另一种内部有其它角色。
对象的树结构
一个树结构由两种节点组成:树枝节点和树叶节点。树枝节点可以有子节点,而一个树叶节点不可以有子节点。除了根节点外,其它节点有且只有一个父节点。
注意:一个树枝节点可以不带任何叶子,但是它因为有带叶子的能力,因此仍然是树枝节点,而不会成为叶节点。一个树叶节点永远不可能带有子节点。
合成模式概述
下图所示的类图省略了各个角色的细节。
可以看出,上面的类图结构涉及到三个角色:
- 抽象构件(Component)角色:这是一个抽象角色,它给参与组合的对象规定一个接口。这个角色给出共有接口及其默认行为。
- 树叶构件(Leaf)角色:代表参加组合的树叶对象。一个树叶对象没有下级子对象。
- 树枝构件(Composite)角色:代表参加组合的有子对象的对象,并给出树枝构件对象的行为。
可以看出,Composite类型的对象可以包含其它Component类型的对象。换而言之,Composite类型对象可以含有其它的树枝(Composite)类型或树叶(Leaf)类型的对象。
合成模式的实现根据所实现接口的区别分为两种形式,分别称为安全模式和透明模式。合成模式可以不提供父对象的管理方法,但合成模式必须在合适的地方提供子对象的管理方法(诸如:add、remove、getChild等)。
透明方式
作为第一种选择,在Component里面声明所有的用来管理子类对象的方法,包括add()、remove(),以及getChild()方法。这样做的好处是所有的构件类都有相同的接口。在客户端看来,树叶类对象与合成类对象的区别起码在接口层次上消失了,客户端可以同等同的对待所有的对象。这就是透明形式的合成模式。
这个选择的缺点是不够安全,因为树叶类对象和合成类对象在本质上是有区别的。树叶类对象不可能有下一个层次的对象,因此add()、remove()以及getChild()方法没有意义,是在编译时期不会出错,而只会在运行时期才会出错。
安全方式
第二种选择是在Composite类里面声明所有的用来管理子类对象的方法。这样的做法是安全的做法,因为树叶类型的对象根本就没有管理子类对象的方法,因此,如果客户端对树叶类对象使用这些方法时,程序会在编译时期出错。
这个选择的缺点是不够透明,因为树叶类和合成类将具有不同的接口。
这两个形式各有优缺点,需要根据软件的具体情况做出取舍决定。
安全式的合成模式的结构
安全式的合成模式要求管理聚集的方法只出现在树枝构件类中,而不出现在树叶构件中。
这种形式涉及到三个角色:
- 抽象构件(Component)角色:这是一个抽象角色,它给参加组合的对象定义出公共的接口及其默认行为,可以用来管理所有的子对象。在安全式的合成模式里,构件角色并不是定义出管理子对象的方法,这一定义由树枝构件对象给出。
- 树叶构件(Leaf)角色:树叶对象是没有下级子对象的对象,定义出参加组合的原始对象的行为。
- 树枝构件(Composite)角色:代表参加组合的有下级子对象的对象。树枝对象给出所有的管理子对象的方法,如add()、remove()、getChild()等。