前言

《設計模式自習室》系列，顧名思義，本系列文章帶你溫習常見的設計模式。主要內容有：

• 該模式的介紹，包括：
  • 引子、意圖（大白話解釋）
  • 類圖、時序圖（理論規範）
• 該模式的程式碼示例：熟悉該模式的程式碼長什麼樣子
• 該模式的優缺點：模式不是萬金油，不可以濫用模式
• 該模式的應用案例：瞭解它在哪些重要的原始碼中被使用

該系列會逐步更新於我的部落格和公眾號（部落格見文章底部），也希望各位觀眾老爺能夠關注我的個人公眾號：後端技術漫談，不會錯過精彩好看的文章。

系列文章回顧

• 【設計模式自習室】開篇：為什麼我們要用設計模式？
• 【設計模式自習室】建造者模式
• 【設計模式自習室】原型模式
• 【設計模式自習室】透徹理解單例模式
• 【設計模式自習室】理解工廠模式的三種形式
• 【設計模式自習室】介面卡模式
• 【設計模式自習室】裝飾模式
• 【設計模式自習室】橋接模式 Bridge Pattern：處理多維度變化
• 【設計模式自習室】門面模式 Facade Pattern
• 【設計模式自習室】享元模式 Flyweight Pattern：減少物件數量
• 【設計模式自習室】詳解代理模式

結構型——組合模式 Composite

引子

組合模式是為了表示那些層次結構，同時部分和整體也可能是一樣的結構，常見的如資料夾或者樹。

上圖來自：

www.cnblogs.com/betterboyz/…

從上圖可以看出，檔案系統是一個樹結構，樹上長有節點。樹的節點有兩種，一種是樹枝節點，即目錄，有內部樹結構，在圖中塗有顏色；另一種是檔案，即樹葉節點，沒有內部樹結構。

定義

組合模式定義瞭如何將容器物件和葉子物件進行遞迴組合，使得客戶在使用的過程中無須進行區分，可以對他們進行一致的處理。

在使用組合模式中需要注意一點也是組合模式最關鍵的地方：葉子物件和組合物件實現相同的介面。這就是組合模式能夠將葉子節點和物件節點進行一致處理的原因。

合成模式的實現根據所實現介面的區別分為兩種形式，分別稱為安全式和透明式,將在類圖一節中詳細介紹兩種形式。

類圖

安全式合成模式

安全模式的合成模式要求管理聚集的方法只出現在樹枝構件類中，而不出現在樹葉構件類中。

• Component 抽象構件：組合中的物件宣告介面，在適當的情況下，實現所有類共有介面的預設行為。宣告一個介面用於訪問和管理Component子部件。
• Composite 樹枝構件：是組合中的分支節點物件，它有子節點。樹枝構件類給出所有的管理子物件的方法，如add()、remove()以及getChild()。
• Leaf 樹葉構件：葉子物件，葉子結點沒有子結點。

透明式合成模式

與安全式的合成模式不同的是，透明式的合成模式要求所有的具體構件類，不論樹枝構件還是樹葉構件，均符合一個固定介面。

程式碼實現

安全式合成模式

1. 抽象構件角色類 Component

public interface Component {
    /**
     * 輸出組建自身的名稱
     */
    public void printStruct(String preStr);
}
複製程式碼

2. 樹枝構件角色類 Composite

public class Composite implements Component {
    /**
     * 用來儲存組合物件中包含的子元件物件
     */
    private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>();
    /**
     * 組合物件的名字
     */
    private String name;
    /**
     * 構造方法，傳入組合物件的名字
     * @param name    組合物件的名字
     */
    public Composite(String name){
        this.name = name;
    }
    /**
     * 聚集管理方法，增加一個子構件物件
     * @param child 子構件物件
     */
    public void addChild(Component child){
        childComponents.add(child);
    }
    /**
     * 聚集管理方法，刪除一個子構件物件
     * @param index 子構件物件的下標
     */
    public void removeChild(int index){
        childComponents.remove(index);
    }
    /**
     * 聚集管理方法，返回所有子構件物件
     */
    public List<Component> getChild(){
        return childComponents;
    }
    /**
     * 輸出物件的自身結構
     * @param preStr 字首，主要是按照層級拼接空格，實現向後縮排
     */
    @Override
    public void printStruct(String preStr) {
        // 先把自己輸出
        System.out.println(preStr + "+" + this.name);
        //如果還包含有子元件，那麼就輸出這些子元件物件
        if(this.childComponents != null){
            //新增兩個空格，表示向後縮排兩個空格
            preStr += "  ";
            //輸出當前物件的子物件
            for(Component c : childComponents){
                //遞迴輸出每個子物件
                c.printStruct(preStr);
            }
        }
        
    }

}
複製程式碼

3. 樹葉構件角色類 Leaf

public class Leaf implements Component {
    /**
     * 葉子物件的名字
     */
    private String name;
    /**
     * 構造方法，傳入葉子物件的名稱
     * @param name 葉子物件的名字
     */
    public Leaf(String name){
        this.name = name;
    }
    /**
     * 輸出葉子物件的結構，葉子物件沒有子物件，也就是輸出葉子物件的名字
     * @param preStr 字首，主要是按照層級拼接的空格，實現向後縮排
     */
    @Override
    public void printStruct(String preStr) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(preStr + "-" + name);
    }

}
複製程式碼

客戶端呼叫：

public class Client {
    public static void main(String[]args){
        Composite root = new Composite("服裝");
        Composite c1 = new Composite("男裝");
        Composite c2 = new Composite("女裝");
        
        Leaf leaf1 = new Leaf("襯衫");
        Leaf leaf2 = new Leaf("夾克");
        Leaf leaf3 = new Leaf("裙子");
        Leaf leaf4 = new Leaf("套裝");
        
        root.addChild(c1);
        root.addChild(c2);
        c1.addChild(leaf1);
        c1.addChild(leaf2);
        c2.addChild(leaf3);
        c2.addChild(leaf4);
        
        root.printStruct("");
    }
}
複製程式碼

透明式合成模式

相比上面的安全式只有兩處改動:

1. Composite :implements Conponent改為extends Conponent，其他地方無變化。

public class Composite extends Component {
    ...
}
複製程式碼

2. Leaf:此類將implements Conponent改為extends Conponent，其他地方無變化。

public class Leaf extends Component {
    ...
}
複製程式碼

客戶端呼叫：

public class Client {
    public static void main(String[]args){
        Component root = new Composite("服裝");
        Component c1 = new Composite("男裝");
        Component c2 = new Composite("女裝");
        
        Component leaf1 = new Leaf("襯衫");
        Component leaf2 = new Leaf("夾克");
        Component leaf3 = new Leaf("裙子");
        Component leaf4 = new Leaf("套裝");
        
        root.addChild(c1);
        root.addChild(c2);
        c1.addChild(leaf1);
        c1.addChild(leaf2);
        c2.addChild(leaf3);
        c2.addChild(leaf4);
        
        root.printStruct("");
    }
}
複製程式碼

可以看出，客戶端無需再區分操作的是樹枝物件(Composite)還是樹葉物件(Leaf)了；對於客戶端而言，操作的都是Component物件。

使用場景

Java集合中的組合模式

HashMap 提供 putAll 的方法，可以將另一個 Map 物件放入自己的儲存空間中，如果有相同的 key 值則會覆蓋之前的 key 值所對應的 value 值

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map1 = new HashMap<String, Integer>();
        map1.put("aa", 1);
        map1.put("bb", 2);
        map1.put("cc", 3);
        System.out.println("map1: " + map1);

        Map<String, Integer> map2 = new LinkedMap();
        map2.put("cc", 4);
        map2.put("dd", 5);
        System.out.println("map2: " + map2);

        map1.putAll(map2);
        System.out.println("map1.putAll(map2): " + map1);
    }
}
複製程式碼

更多應用場景可參考：

blog.csdn.net/wwwdc1012/a…

• java.awt中的組合模式
• Mybatis SqlNode中的組合模式

優缺點

優點

• 組合模式使得客戶端程式碼可以一致地處理單個物件和組合物件，無須關心自己處理的是單個物件，還是組合物件，這簡化了客戶端程式碼
• 更容易在組合體內加入新的物件，客戶端不會因為加入了新的物件而更改原始碼，滿足“開閉原則”

缺點

• 設計較複雜，客戶端需要花更多時間理清類之間的層次關係
• 不容易限制容器中的構件
• 不容易用繼承的方法來增加構件的新功能

兩種合成模式：安全性合成模式和透明性合成模式的優劣

• 安全性合成模式是指：從客戶端使用合成模式上看是否更安全，如果是安全的，那麼就不會有發生誤操作的可能，能訪問的方法都是被支援的。
• 透明性合成模式是指：從客戶端使用合成模式上，是否需要區分到底是“樹枝物件”還是“樹葉物件”。如果是透明的，那就不用區分，對於客戶而言，都是Compoent物件，具體的型別對於客戶端而言是透明的，是無須關心的。

對於合成模式而言，在安全性和透明性上，會更看重透明性，畢竟合成模式的目的是：讓客戶端不再區分操作的是樹枝物件還是樹葉物件，而是以一個統一的方式來操作。

而且對於安全性的實現，需要區分是樹枝物件還是樹葉物件。有時候，需要將物件進行型別轉換，卻發現型別資訊丟失了，只好強行轉換，這種型別轉換必然是不夠安全的。

因此在使用合成模式的時候，建議多采用透明性的實現方式。 

參考

• 《Java與模式》
• www.cnblogs.com/lfxiao/p/68…
• www.jianshu.com/p/3a1885d26…
• www.cnblogs.com/betterboyz/…

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