文章目录
一、概述
组合模式又名整体-部分模式，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。
在现实生活中，存在很多“部分-整体”的关系，例如，大学中的部门与学院、总公司中的部门与分公司、学习用品中的书与书包、生活用品中的衣服与衣柜、以及厨房中的锅碗瓢盆等。在软件开发中也是这样，例如，文件系统中的文件与文件夹、窗体程序中的简单控件与容器控件等。对这些简单对象与复合对象的处理，如果用组合模式来实现会很方便。
以文件系统为例：
对于这样的结构我们称之为树形结构。在树形结构中可以通过调用某个方法来遍历整个树，当我们找到某个叶子节点后，就可以对叶子节点进行相关的操作。可以将这颗树理解成一个大的容器，容器里面包含很多的成员对象，这些成员对象即可是容器对象也可以是叶子对象。
二、结构
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。
三、案例实现
下面我们来实现一个菜单系统的案例，来深入了解组合模式：
UML类图：
抽象菜单【抽象根结点】：
//菜单组件 不管是菜单还是菜单项，都应该继承该类
public abstract class MenuComponent {
protected String name;
protected int level;//记录是根节点还是叶子结点
//添加菜单（不定义为抽象方法, 叶子节点不用实现）
public void add(MenuComponent menuComponent){}
//删除菜单（不定义为抽象方法, 叶子节点不用实现）
public void remove(MenuComponent menuComponent){}
//打印菜单名称（包括子菜单和子菜单项）
public abstract void print();
}
这里的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需要的方法，而不用搭理不需要的方法，举例来说，Menu类可以包含子菜单，因此需要覆盖add()、remove()方法，但是MenuItem就不应该有这些方法。
菜单类【树枝节点】：
//菜单类（树枝节点）
public class Menu extends MenuComponent{
//根节点里面可以有子节点（根节点以及叶叶子结点）
private List<MenuComponent> menuComponentList = new ArrayList<>();
public Menu(String name, int level) {
this.level = level;
this.name = name;
}
//添加子节点
@Override
public void add(MenuComponent menuComponent) {
menuComponentList.add(menuComponent);
}
//删除子节点
@Override
public void remove(MenuComponent menuComponent) {
menuComponentList.remove(menuComponent);
}
//打印所有子节点
@Override
public void print() {
String bullets = "%" + level * 2 + "s";
System.out.printf(bullets + "%s\n", "-", name);
for (MenuComponent menuComponent : menuComponentList) {
menuComponent.print();
}
}
}
菜单项【叶子结点】：
//菜单项：叶子结点
public class MenuItem extends MenuComponent{
public MenuItem(String name,int level) {
this.name = name;
this.level = level;
}
@Override
public void print() {
String bullets = "%" + level * 2 + "s";
System.out.printf(bullets + "%s\n", "-", name);
}
}
测试：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
MenuComponent menu1 = new Menu("菜单管理", 2);
menu1.add(new MenuItem("页面访问", 3));
menu1.add(new MenuItem("展开菜单", 3));
menu1.add(new MenuItem("编辑菜单", 3));
menu1.add(new MenuItem("删除菜单", 3));
menu1.add(new MenuItem("新增菜单", 3));
MenuComponent menu2 = new Menu("权限管理", 2);
menu2.add(new MenuItem("页面访问", 3));
menu2.add(new MenuItem("提交保存", 3));
MenuComponent menu3 = new Menu("角色管理", 2);
menu3.add(new MenuItem("页面访问", 3));
menu3.add(new MenuItem("新增角色", 3));
menu3.add(new MenuItem("修改角色", 3));
//一级菜单
MenuComponent component = new Menu("系统管理", 1);
component.add(menu1);
component.add(menu2);
component.add(menu3);
component.print();
}
}
四、安全组合模式
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() 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。
五、优缺点
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”；
- 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。
缺点
-
在定义抽象组件时，需要考虑叶节点和组合节点的共性操作，如果共性操作较少，可能会导致抽象组件接口的定义不够合理；
-
在一些简单的层次结构场景中，如果使用组合模式，可能会引入不必要的复杂性。