组合化繁为简的力量

在很早以前，我的有一篇文章中就说过，对于设计模式而言，我们不应该刻意去使用，而是要在非常自然的情况下，不知不觉地去使用。但前提是，你必须对目前所有的设计模式有较深刻的理解，在内心深处烙印下这样的一个种子，后续你才会有更大的机缘，莫名其妙的就使用上它。

本篇文章，主要是介绍了 GoF 23 种设计模式中的组合模式，这算是结构型设计模式中的平民级模式，因为它简单、易用，但效果，往往能助你化繁为简。

核心概念

首先，在介绍组合模式的妙用之前，我们需要对组合模式要有个明确的了解，这里我们先看一下组合模式标准的类结构图：

组合模式类结构图

如上图所示，在组合模式中，通常都有一个抽象的 Component，该抽象拥有自己的一些行为，然后由 Leaf 来实现该 Component，最后 Composite 内聚合了一系列的 Component，并且它本身也实现了 Component。由于它本身也实现了这样的抽象，使得它可以聚合自身，这样就很容易形成一个树形的结构（Leaf - Composite），而在《设计模式》一书中，关于组合模式给出的定义如下：

将对象以树形结构组织起来，以达成“部分－整体”的层次结构，使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

我觉得其中最重要的就是最后一句：使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性，这也是组合模式所要达到的效果，亦或是说，这便是给我们带来的好处。

简单的介绍完它的核心概念，接下来我们通过它实际的适用场景，来加深对它的理解。

分而治之

组合模式最常用的一个场景，便是将一系列类似的操作，分而治之。在此，我们举一个例子：

假如，我们有一个这样的应用，用户分为三个等级：匿名用户、普通用户、VIP用户，每种用户可获取到的应用数据是不一样的。整个应用内，又有很多地方需要获取不同的数据。

为了保证三种用户在程序内接口使用的一致性，这里便是非常适合使用组合模式来分而治之，所以，很自然的就有了下面这样的类结构：

用户获取数据类结构图

如一开始所描述的核心概念类图类似，我们最终使用的便是上图中的 UserDataManager，这样的结构使得我们对单个对象或组合对象的使用具有了一致性，而不同的逻辑，都有了自身很好的归属。不难看出，组合模式体现了面向对象设计基本原则中的：接口隔离原则和开放闭合原则。

可以简单写一下上面结构对应的代码：

enum UserType { case Anonymous, General, VIP }

class User {
    let type: UserType
    init(type: UserType) { self.type = type }
}

protocol UserDataFetcher: class {
    func fetchData1() -> String
    func fetchData2() -> String
    func accept(user: User) -> Bool
}

class AnonymousUserDataFetcher: UserDataFetcher {
    func fetchData1() -> String {
        return "Anonymous User Data1"
    }
    
    func fetchData2() -> String {
        return "Anonymous User Data2"
    }
    
    func accept(user: User) -> Bool {
        return user.type == .Anonymous
    }
}

class GeneralUserDataFetcher: UserDataFetcher {
    func fetchData1() -> String {
        return "General User Data1"
    }
    
    func fetchData2() -> String {
        return "General User Data2"
    }
    
    func accept(user: User) -> Bool {
        return user.type == .General
    }
}

class VIPUserDataFetcher: UserDataFetcher {
    func fetchData1() -> String {
        return "VIP User Data1"
    }
    
    func fetchData2() -> String {
        return "VIP User Data2"
    }
    
    func accept(user: User) -> Bool {
        return user.type == .VIP
    }
}

class UserDataManager: UserDataFetcher {
    private var fetchers = [UserDataFetcher]()
    private let user: User
    
    init(user: User) {
        self.user = user
    }
    
    func add(fetcher: UserDataFetcher) {
        fetchers.append(fetcher)
    }
    
    func remove(fetcher: UserDataFetcher) {
        if let index = fetchers.indexOf({ $0 === fetcher }) {
            fetchers.removeAtIndex(index)
        }
    }
    
    func fetchData1() -> String {
        if let fetcher = fetchers.filter({ $0.accept(user) }).first {
            return fetcher.fetchData1()
        } else {
            return "error data"
        }
    }
    
    func fetchData2() -> String {
        if let fetcher = fetchers.filter({ $0.accept(user) }).first {
            return fetcher.fetchData2()
        } else {
            return "error data"
        }
    }
    
    func accept(user: User) -> Bool {
        return fetchers.contains { $0.accept(user) }
    }
}

// 使用如下
let user = User(type: .Anonymous)
let userDataManager = UserDataManager(user: user)

userDataManager.add(AnonymousUserDataFetcher())
userDataManager.add(GeneralUserDataFetcher())
userDataManager.add(VIPUserDataFetcher())

// 获取数据
userDataManager.fetchData1()
userDataManager.fetchData2()

上面短短的一百多行代码，可以放在 Playground 中直接跑起来，考虑下，如果我们需要增加一种用户类型，还是可以用比较舒服的方式去面对，这便是开放闭合原则的核心体现。

过滤器

除了上面的场景，还有一些常见的设计手段也都和组合模式息息相关，过滤器便是其中一个。过滤器，便是将不符合条件的数据过滤掉，这种设计手段最典型的示例便是规约模式（Specification Pattern）。我们可以为上面的示例增加一些需求：

每个用户都有一个好友列表，用户可以通过名称、年龄、ID来查询好友。

那么很容易就可以用过滤器来实现上面的需求，代码如下：

class Buddy: User {
    var identifer: UInt?
    var name: String?
    var age: UInt?
}

protocol BuddyFilter {
    func accept(buddy: Buddy) -> Bool
}

struct BuddyAndFilter: BuddyFilter {
    let left: BuddyFilter
    let right: BuddyFilter
    init(left: BuddyFilter, right: BuddyFilter) {
        self.left = left
        self.right = right
    }
    
    func accept(buddy: Buddy) -> Bool {
        return left.accept(buddy) && right.accept(buddy)
    }
}

struct BuddyOrFilter: BuddyFilter {
    let left: BuddyFilter
    let right: BuddyFilter
    init(left: BuddyFilter, right: BuddyFilter) {
        self.left = left
        self.right = right
    }
    
    func accept(buddy: Buddy) -> Bool {
        return left.accept(buddy) || right.accept(buddy)
    }
}

extension BuddyFilter {
    func and(filter: BuddyFilter) -> BuddyFilter {
        return BuddyAndFilter(left: self, right: filter)
    }
    
    func or(filter: BuddyAndFilter) -> BuddyFilter {
        return BuddyOrFilter(left: self, right: filter)
    }
}

struct BuddyNameFilter: BuddyFilter {
    let name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    
    func accept(buddy: Buddy) -> Bool {
        return buddy.name == name
    }
}

struct BuddyAgeFilter: BuddyFilter {
    let age: UInt
    init(age: UInt) {
        self.age = age
    }
    
    func accept(buddy: Buddy) -> Bool {
        return buddy.age == age
    }
}

// 查找年龄 = 22 且 名字 = makee
var buddys = [Buddy]()
let buddy1 = Buddy(type: .General)
buddy1.age = 13
buddy1.name = "jack"
let buddy2 = Buddy(type: .VIP)
buddy2.age = 22
buddy2.name = "makee"

buddys.append(buddy1)
buddys.append(buddy2)

let filter = BuddyNameFilter(name: "makee").and(BuddyAgeFilter(age: 22))
let buddy = buddys.filter(filter.accept).first

上面的代码其实可以使用 swift 的相关特性进行简化，譬如自定义操作符。这样的代码已经很难看出组合模式的影子了，但，考虑下组合模式的核心概念，这里的 And 和 Or 便是 Composite，其它的便是 Leaf，这依然是组合模式的妙用。

拦截器

除了过滤器，我们还有拦截器，这就更加简单了。拦截器，便是将符合要求的输入进行拦截，并拥有窜改的能力。具体还是以上面的示例，再加上下面的需求来看看：

匿名用户如果数据中带有“error”字符串，则直接返回“无权访问，请登录后再试”。

这样的需求，可以用最简单的方式实现，但，我们要考虑到后续的扩展性，如果有其它类似的拦截操作，我们应该也要能够从容应对。所以，我们考虑使用拦截器来实现：

protocol UserDataInterceptor {
    func intercept(data: String) -> String
}

class AggregateUserDataInterceptor: UserDataInterceptor {
    private let interceptors: [UserDataInterceptor]
    
    init(interceptors: [UserDataInterceptor]) {
        self.interceptors = interceptors
    }
    
    func intercept(data: String) -> String {
        return interceptors.reduce(data, combine: { $1.intercept($0) })
    }
}

class ErrorUserDataInterceptor: UserDataInterceptor {
    func intercept(data: String) -> String {
        if data.containsString("error") {
            return "无权访问，请登录后再试"
        }
        return data
    }
}

let data = "some error"
let interceptor = AggregateUserDataInterceptor(interceptors:[ErrorUserDataInterceptor()])
interceptor.intercept(data)

代码写好了，然后需求又增加了（这种情况是显然的），除了“error”之外，我们需要将所有的“%”替换成空格，所以，上面的设计才能真正发挥其作用：

class PercentUserDataInterceptor: UserDataInterceptor {
    func intercept(data: String) -> String {
        return data.stringByReplacingOccurrencesOfString("%", withString: " ")
    }
}

let data1 = "some error"
let data2 = "hello%world"

let interceptors: [UserDataInterceptor] = [
    ErrorUserDataInterceptor(),
    PercentUserDataInterceptor()
]

let interceptor = AggregateUserDataInterceptor(interceptors: interceptors)
interceptor.intercept(data1)
interceptor.intercept(data2)

嗯，这样看起来，才更有意思了。

装饰器

与上面的拦截器类似，我们也可以用组合模式来配合装饰模式来使用，装饰本身和组合有着非常类似的类结构，但两者的侧重点不同。装饰侧重于对已有对象的行为和属性进行包装，而组合侧重于内部组合小部件，对外保持一致的部件接口。

装饰器配合组合模式来使用，便是将一般的装饰器作为 Leaf，而一些相关联可以组合的装饰器可以预先组装成 Composite。可能有点牵强，但这的确体现了组合模式的精髓，具体使用在这里就不赘述了。

还可以做点什么

组合模式作为平民级设计模式之一，可能没有单例和工厂那般泛滥使用，但这定是初级设计师进阶更高层次的一把利器。