设计模式初探-组合模式

组合模式，英文为COMPOSITE模式，属于对象结构型模式。用于组合多个对象形成树形结构以表示具有“整体—部分”关系的层次结构。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性。通常树形结构，比如公司组织结构，文件目录，系统菜单，xml文件解析等都可以采用组合模式实现。

一、适用场景

1、在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，客户端可以一致地对待它们。

2、 在一个使用面向对象语言开发的系统中需要处理一个树形结构。

3、在一个系统中能够分离出叶子对象和容器对象，而且它们的类型不固定，需要增加一些新的类型。

二、UML图

组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。同时容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此实现递归组合，形成一个树形结构。

三、Java实现

package study.patterns.composite;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * 组合模式：组合多个对象形成树形结构以表示具有“整体—部分”关系的层次结构。
 * 组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性。
 * @author qbg
 */
public class CompositePattern {
	public static void main(String[] args) {
		IMessage forum = new Forum("灌水区", "admin");
		IMessage m1 = new PostMessage("张三", "大象进医院了！！！");
		IMessage m2 = new PostMessage("李四", "怎么可能？");
		IMessage m3 = new PostMessage("张三", "怎么不可能？！大象踩着蚂蚁，然后骨折了！！！");
		m1.add(m2);
		m2.add(m3);
		forum.add(m1);
		forum.print();
	}
}
/**
 * 论坛版块，帖子抽象接口。
 */
interface IMessage{
	public void add(IMessage message);
	public void delete(int i);
	public IMessage getChild(int i);
	public void print();
}
/**
 * 论坛帖子：原始帖或回帖
 */
class PostMessage implements IMessage{
	private String content; //内容
	private String author; //发帖人
	private List<IMessage> messages = new ArrayList<IMessage>();//回帖
	
	public PostMessage(String author,String content){
		this.author = author;
		this.content = content;
	}
	
	@Override
	public void add(IMessage message) {
		messages.add(message);
	}

	@Override
	public void delete(int i) {
		if(i>messages.size()){
			throw new IllegalArgumentException("索引越界...");
		}
		messages.remove(i);
	}

	@Override
	public IMessage getChild(int i) {
		return messages.get(i);
	}
	
	@Override
	public void print() {
		System.out.println(author+"说："+content);
		//递归调用成员构件的业务方法实现
		for(IMessage message : messages){
			message.print();
		}
	}
}
/**
 * 论坛版块：由相应帖子组成
 */
class Forum implements IMessage{
	private String name; //版块名
	private String admin;//版主
	private List<IMessage> messages = new ArrayList<IMessage>();//帖子
	
	public Forum(String name,String admin){
		this.name = name;
		this.admin = admin;
	}
	
	@Override
	public void add(IMessage message) {
		messages.add(message);
	}

	@Override
	public void delete(int i) {
		if(i>messages.size()){
			throw new IllegalArgumentException("索引越界...");
		}
		messages.remove(i);
	}

	@Override
	public IMessage getChild(int i) {
		return messages.get(i);
	}

	@Override
	public void print() {
		System.out.println("版块："+name+",管理员："+admin);
		System.out.println("帖子内容：");
		//递归调用成员构件的业务方法实现
		for(IMessage message : messages){
			message.print();
		}
	}
}

运行结果：

版块：灌水区,管理员：admin
帖子内容：
张三说：大象进医院了！！！
李四说：怎么可能？
张三说：怎么不可能？！大象踩着蚂蚁，然后骨折了！！！

四、模式优缺点

优点：
1、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。
2、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。
3、在组合模式中增加新的容器构件和叶子构件都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”。
4、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，通过叶子对象和容器对象的递归组合，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：
1、 在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象，例如在某个文件夹中只能包含文本文件，使用组合模式时，不能依赖类型系统来施加这些约束，因为它们都来自于相同的抽象层，在这种情况下，必须通过在运行时进行类型检查来实现，这个实现过程较为复杂。