组合模式

标签： Java与设计模式

组合模式: 将对象组合成树形结构以表示‘部分-整体’的层次结构, 使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性.

解析
- 组合模式描述了如何将容器和叶子节点进行递归组合, 使用户在使用时可一致的对待容器和叶子, 为处理树形结构提供了完美的解决方案.
- 当容器对象的指定方法被调用时, 将遍历整个树形结构, 并执行调用. 整个过程递归处理.
  
  (图片来源: 设计模式: 可复用面向对象软件的基础)

模式实现

案例: 杀毒软件

使对文件(Image/Text/Video/…)杀毒与对文件夹(Folder)的杀毒暴露统一接口.

Component

为组合模式中的对象声明接口, 在适当情况下, 实现所有类共有接口的默认行为.
声明一个接口用于访问和管理Component子组件.

/**
 * @author jifang
 * @since 16/8/24 上午10:19.
 */
public abstract class AbstractFileComponent {

    protected String name;

    protected AbstractFileComponent(String name) {
        this.name = name;
    }

    protected void printDepth(int depth) {
        for (int i = 0; i < depth; ++i) {
            System.out.print('-');
        }
    }

    protected abstract void add(AbstractFileComponent component);

    protected abstract void remove(AbstractFileComponent component);

    protected abstract void killVirus(int depth);
}

Leaf

叶子对象: 定义没有有分支节点的行为:

class ImageFileLeaf extends AbstractFileComponent {

    public ImageFileLeaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(AbstractFileComponent component) {
        throw new NotImplementedException(this.getClass() + " not implemented this method");
    }

    @Override
    public void remove(AbstractFileComponent component) {
        throw new NotImplementedException(this.getClass() + " not implemented this method");
    }

    @Override
    public void killVirus(int depth) {
        printDepth(depth);
        System.out.println("图片文件 [" + name + "]杀毒");
    }
}

class TextFileLeaf extends AbstractFileComponent {

    public TextFileLeaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(AbstractFileComponent component) {
        throw new NotImplementedException(this.getClass() + " not implemented this method");
    }

    @Override
    public void remove(AbstractFileComponent component) {
        throw new NotImplementedException(this.getClass() + " not implemented this method");
    }

    @Override
    public void killVirus(int depth) {
        printDepth(depth);
        System.out.println("文本文件 [" + name + "]杀毒");
    }
}

class VideoFileLeaf extends AbstractFileComponent {

    public VideoFileLeaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(AbstractFileComponent component) {
        throw new NotImplementedException(this.getClass() + " not implemented this method");
    }

    @Override
    public void remove(AbstractFileComponent component) {
        throw new NotImplementedException(this.getClass() + " not implemented this method");
    }

    @Override
    public void killVirus(int depth) {
        printDepth(depth);
        System.out.println("视频文件 [" + name + "]杀毒");
    }
}

Composite

容器对象: 定义有分支节点的行为, 用来存储子部件, 实现与子部件有关的操作:

public class FolderFileComposite extends AbstractFileComponent {

    private List<AbstractFileComponent> components = new LinkedList<>();

    public FolderFileComposite(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(AbstractFileComponent component) {
        components.add(component);
    }

    @Override
    public void remove(AbstractFileComponent component) {
        components.remove(component);
    }

    @Override
    public void killVirus(int depth) {
        printDepth(depth);
        System.out.println("目录 [" + name + "]杀毒");

        for (AbstractFileComponent component : components) {
            component.killVirus(depth + 2);
        }
    }
}

Client

public class Client {

    @Test
    public void client() {
        ImageFileLeaf image = new ImageFileLeaf("九寨沟.jpg");
        VideoFileLeaf video = new VideoFileLeaf("龙门飞甲.rmvb");
        TextFileLeaf text = new TextFileLeaf("解忧杂货店.txt");

        FolderFileComposite home = new FolderFileComposite("/home");
        home.add(image);
        home.add(video);
        home.add(text);

        FolderFileComposite root = new FolderFileComposite("/");
        root.add(home);
        root.add(new TextFileLeaf("/authorized_keys"));
        root.add(new FolderFileComposite("/etc"));

        root.killVirus(0);

    }
}

上面的实现方式是透明方式: 直接在Component中声明add()/remove(). 这样做的好处是叶节点和枝节点对于外界没有任何区别, 他们具有完全一致的行为接口. 但问题是对叶节点实现add()/remove()没有任何意义. 所以还有另一种实现方式安全方式, 也就是在Component中不去声明add()/remove(), 而是在Composite声明所有用来管理子类对象的方法, 不过由于不够透明, 所以叶节点与枝节点将不具有相同接口, 客户端调用需要作出相应判断, 带来了不便, 关于该问题的详细信息可参考: 组合模式（Composite）的安全模式与透明模式.

小结

组合模式定义了基本对象和组合对象的类层次结构, 基本对象可以被组合成更复杂的组合对象, 而这个组合对象又可以被组合, 这样不断地递归下去, 这样在客户代码中任何用到基本对象的地方都可以使用组合对象.
用户不用关心到底是处理一个叶节点还是处理一个枝节点, 也用不着为定义组合而写一些选择判断语句.

总的来说: 组合模式让用户可以一致地使用组合结构和单个对象.

场景
当需求中是体现部分与整体层次的结构时, 以及希望用户可以忽略组合对象与单个对象的不同, 统一地使用组合中的所有对象时, 就应该考虑使用组合模式了:
- 操作系统资源管理器
- GUI容器视图
- XML文件解析
- OA系统中组织机构处理
- Junit单元测试框架
  - TestCase(叶子)、TestUnite(容器)、Test接口(抽象)

参考: 设计模式: 可复用面向对象软件的基础; 大话设计模式; 高淇讲设计模式; JAVA设计模式十七–Composite(组合模式); 设计模式系列-组合模式; 组合模式(Composite)的安全模式与透明模式