【设计模式】10.组合

定义

组合(composite)模式将对象组合成树形结构以表示“整体-部分”的层次结构

组合模式使得用户能够以一致的方式使用单个对象和组合对象

解决的问题

对于树形的类层次结构，组合模式通过引入一个抽象的组件类作为叶子对象和组合对象（非叶子对象）的父类，使得客户端不需要区分叶子对象和组合对象，而是以一致的方式来操作

组合模式的关键就在于这个抽象类，既可以代表叶子对象又可以代表组合对象

实现

抽象组件类Component：叶子对象和组合对象的公共接口，可以添加、删除、获取子节点（用于组合对象）和执行某种操作（用于叶子对象）

public abstract class Component {
    public abstract void doOperation();
    public abstract void add(Component child);
    public abstract void remove(Component child);
    public abstract Component getChild(int index);
}

组合类Composite：包含一个Component列表，可以添加、删除、获取子节点，doOperation()方法即依次调用每个子节点的doOperation()方法

public class Composite extends Component {
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

    @Override
    public void doOperation() {
        for (Component child : children)
            child.doOperation();
    }

    @Override
    public void add(Component child) {
        children.add(child);
    }

    @Override
    public void remove(Component child) {
        children.remove(child);
    }

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        return children.get(index);
    }

}

叶子类Leaf：定义doOperation()方法的具体操作

public class Leaf extends Component {
    private String name;

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

    @Override
    public void doOperation() {
        System.out.println(name);
    }

    @Override
    public void add(Component child) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public void remove(Component child) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    @Override
    public Component getChild(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

}

客户端：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Component root = new Composite();
        Component c1 = new Composite();
        Component c2 = new Composite();
        c1.add(new Leaf("leaf11"));
        c1.add(new Leaf("leaf12"));
        c2.add(new Leaf("leaf21"));
        c2.add(new Leaf("leaf22"));
        root.add(c1);
        root.add(c2);
        root.doOperation();
    }

}

输出如下：

leaf11
leaf12
leaf21
leaf22

UML类图

优点

• 定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构，从而构成一个统一的组合对象的类层次结构
• 统一了组合对象和叶子对象，简化了客户端调用
• 更容易扩展，很容易增加新的组合类和叶子类

缺点

• 导致系统的设计变得更加抽象
• 很难限制组合中的组件类型，需要检测组件类型的时候必须在运行期间动态检测

应用场景

• 需要表示对象的“整体-部分”的层次结构
• 需要以一致的方式使用单个对象和组合对象 例如：商品类别树

  服装
    男装
        衬衣
        夹克
    女装
        裙子
        套装
  

JDK

• javax.swing.JComponent#add(Component)
• java.awt.Container#add(Component)
• java.util.Map#putAll(Map)
• java.util.List#addAll(Collection)
• java.util.Set#addAll(Collection)