设计模式之组合模式详解（附源代码）

组合模式

组合模式.png

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，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。

这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。

我们通过下面的实例来演示组合模式的用法。实例演示了一个电脑中的文件的层次结构。

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介绍：

意图： 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和组合对象的使用具有一致性。
主要解决： 它在我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。
何时使用：

1. 您想表示对象的部分-整体层次结构（树形结构）。
2. 您希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

如何解决： 树枝和叶子实现统一接口，树枝内部组合该接口。
关键代码：树枝内部组合该接口，并且含有内部属性 List，里面放 Component。
应用实例：

1. 算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数，其中，另一个操作符也可以是操作树、操作符和另一个操作数。
2. 在 JAVA AWT 和 SWING 中，对于 Button 和 Checkbox 是树叶，Container 是树枝。

分类：

1. 安全组合模式：安全组合模式中，在抽象构件File中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在具体类中声明并实现这些方法。
2. 透明组合模式：透明组合模式中，抽象构件File中声明了所有用于管理成员对象的方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。

优点：

1. 高层模块调用简单。
2. 节点自由增加。

缺点： 在使用组合模式中的安全组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。
使用场景： 部分、整体场景，如树形菜单，文件、文件夹的管理。
注意事项：安全组合模式定义时为具体类。

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实现：

Linux和Unix的思想一切皆文件。那么，我们就使用组合模式表示其中的文件的树型结构。
实现这里我们使用更加符合抽象编程的透明模式

步骤一：

创建各种文件的抽象父类File：

/**
 * @see 透明组合模式，定义文件系统每个组件的所有功能， 并且提供了默认的无服务的方法
 * @author Thornhill
 *
 */
public abstract class File {
    protected String name;

    public void showSelf(int i) {
    // 根据递归深度调整输出格式
        while (i > 0) {
            System.out.print("  ");
            i--;
        }
    }

    public void add(File f) {
        System.out.println("该文件不支持添加节点操作");
    }

    public void remove(File f) {
        System.out.println("该文件不支持移除节点操作");
    }

    public List getChild() {
        System.out.println("该节点不支持获取子节点操作");
        return null;
    }
}

步骤二：

创建各种具体实现的文件：

1. Image：

/**
 * @see 图片文件，不真正提供增，删，遍历操作，使用父类默认方法即可。
 * @author Thornhill
 *
 */
public class Image extends File {
    public Image(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void showSelf(int i) {
        super.showSelf(i);
        System.out.println("图片文件:" + name);

    }

}

2. Txt：

/**
 * @see 文本文件，不真正提供增，删，遍历操作，使用父类默认方法即可。
 * @author Thornhill
 *
 */
public class Txt extends File {
    public Txt(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void showSelf(int i) {
        super.showSelf(i);
        System.out.println("文本文件:" + name);
    }

}

3. Folder：

/**
 * @see 真正意义上实现增，删，遍历的文件夹文件， 唯一可以包含其他文件的文件
 * @author Thornhill
 *
 */
public class Folder extends File {
    private List list = new ArrayList<>();

    public Folder(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void showSelf(int i) {
        super.showSelf(i);
        System.out.println("文件夹：" + name);
        for (File file : list) {
            file.showSelf(i + 1);
        }
    }

    @Override
    public void add(File f) {
        list.add(f);
    }

    @Override
    public void remove(File f) {
        list.remove(f);
    }

    @Override
    public List getChild() {
        return list;
    }

}

步骤三：

编写测试

public class CompositePatternDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建Linux文件目录第一级
        File root = new Folder("root");
        File users = new Folder("user");
        File bin = new Folder("bin");
        // 创建user目录下用户目录
        File user1 = new Folder("user1");
        File user2 = new Folder("user2");
        // 创建一些图片文件
        File image1 = new Image("image1");
        File image2 = new Image("image2");
        // 创建一些文本文件
        File txt1 = new Txt("txt1");
        File txt2 = new Txt("txt2");

        root.add(users);
        root.add(bin);

        users.add(user1);
        users.add(user2);

        bin.add(txt1);

        user1.add(image1);
        user1.add(txt2);

        user2.add(image2);

        root.showSelf(0);
    }

}

步骤四：

验证输出

文件夹：root
    文件夹：user
        文件夹：user1
            图片文件:image1
            文本文件:txt2
        文件夹：user2
            图片文件:image2
    文件夹：bin
        文本文件:txt1

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结语：

组合模式在有明显结构层次的情境中，或者统一的使用一类对象时使用。

GitHub源代码