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）
- 該模式的代碼示例：熟悉該模式的代碼長什麼樣子
- 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源碼中被使用
該系列會逐步更新於我的博客和公眾號（博客見文章底部），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】適配器模式
- 【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：減少對象數量
- 【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，常見的如文件夾或者樹。
上圖來自：
https://www.cnblogs.com/betterboyz/p/9356458.html
從上圖可以看出，文件系統是一個樹結構，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；另一種是文件，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對象和葉子對象進行遞歸組合，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幾點也是組合模式最關鍵的地方：葉子對象和組合對象實現相同的接口。這就是組合模式能夠將葉子節點和對象節點進行一致處理的原因。
合成模式的實現根據所實現接口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：組合中的對象聲明接口，在適當的情況下，實現所有類共有接口的默認行為。聲明一個接口用於訪問和管理Component子部件。
- Composite 樹枝構件：是組合中的分支節點對象，它有子節點。樹枝構件類給出所有的管理子對象的方法，如add()、remove()以及getChild()。
- Leaf 樹葉構件：葉子對象，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，均符合一個固定接口。
代碼實現
安全式合成模式
- 抽象構件角色類 Component
<code>publicinterfaceComponent{
/**
*輸出組建自身的名稱
*/
publicvoidprintStruct(StringpreStr);
}/<code>- 樹枝構件角色類 Composite
<code>publicclassCompositeimplementsComponent{
/**
*用來存儲組合對象中包含的子組件對象
*/
privateList<component>childComponents=newArrayList<component>();
/**
*組合對象的名字
*/
privateStringname;
/**
*構造方法，傳入組合對象的名字
*@paramname組合對象的名字
*/
publicComposite(Stringname){
this.name=name;
}
/**
*聚集管理方法，增加一個子構件對象
*@paramchild子構件對象
*/
publicvoidaddChild(Componentchild){
childComponents.add(child);
}
/**
*聚集管理方法，刪除一個子構件對象
*@paramindex子構件對象的下標
*/
publicvoidremoveChild(intindex){
childComponents.remove(index);
}
/**
*聚集管理方法，返回所有子構件對象
*/
publicList<component>getChild(){
returnchildComponents;
}
/**
*輸出對象的自身結構
*@parampreStr前綴，主要是按照層級拼接空格，實現向後縮進
*/
@Override
publicvoidprintStruct(StringpreStr){
//先把自己輸出
System.out.println(preStr+"+"+this.name);
//如果還包含有子組件，那麼就輸出這些子組件對象
if(this.childComponents!=null){
//添加兩個空格，表示向後縮進兩個空格
preStr+="";
//輸出當前對象的子對象
for(Componentc:childComponents){
//遞歸輸出每個子對象
c.printStruct(preStr);
}
}
}
}/<component>/<component>/<component>/<code>- 樹葉構件角色類 Leaf
<code>publicclassLeafimplementsComponent{
/**
*葉子對象的名字
*/
privateStringname;
/**
*構造方法，傳入葉子對象的名稱
*@paramname葉子對象的名字
*/
publicLeaf(Stringname){
this.name=name;
}
/**
*輸出葉子對象的結構，葉子對象沒有子對象，也就是輸出葉子對象的名字
*@parampreStr前綴，主要是按照層級拼接的空格，實現向後縮進
*/
@Override
publicvoidprintStruct(StringpreStr){
//TODOAuto-generatedmethodstub
System.out.println(preStr+"-"+name);
}
}/<code>客戶端調用：
<code>publicclassClient{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Compositeroot=newComposite("服裝");
Compositec1=newComposite("男裝");
Compositec2=newComposite("女裝");
Leafleaf1=newLeaf("襯衫");
Leafleaf2=newLeaf("夾克");
Leafleaf3=newLeaf("裙子");
Leafleaf4=newLeaf("套裝");
root.addChild(c1);
root.addChild(c2);
c1.addChild(leaf1);
c1.addChild(leaf2);
c2.addChild(leaf3);
c2.addChild(leaf4);
root.printStruct("");
}
}/<code>透明式合成模式
相比上面的安全式只有兩處改動:
- Composite :implements Conponent改為extends Conponent，其他地方無變化。
<code>publicclassCompositeextendsComponent{
...
}/<code>- Leaf:此類將implements Conponent改為extends Conponent，其他地方無變化。
<code>publicclassLeafextendsComponent{
...
}/<code>客戶端調用：
<code>publicclassClient{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Componentroot=newComposite("服裝");
Componentc1=newComposite("男裝");
Componentc2=newComposite("女裝");
Componentleaf1=newLeaf("襯衫");
Componentleaf2=newLeaf("夾克");
Componentleaf3=newLeaf("裙子");
Componentleaf4=newLeaf("套裝");
root.addChild(c1);
root.addChild(c2);
c1.addChild(leaf1);
c1.addChild(leaf2);
c2.addChild(leaf3);
c2.addChild(leaf4);
root.printStruct("");
}
}/<code>可以看出，客戶端無需再區分操作的是樹枝對象(Composite)還是樹葉對象(Leaf)了；對於客戶端而言，操作的都是Component對象。
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 對象放入自己的存儲空間中，如果有相同的 key 值則會覆蓋之前的 key 值所對應的 value 值
<code>publicclassTest{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Map<string>map1=newHashMap<string>();
map1.put("aa",1);
map1.put("bb",2);
map1.put("cc",3);
System.out.println("map1:"+map1);
Map<string>map2=newLinkedMap();
map2.put("cc",4);
map2.put("dd",5);
System.out.println("map2:"+map2);
map1.putAll(map2);
System.out.println("map1.putAll(map2):"+map1);
}
}/<string>/<string>/<string>/<code>更多應用場景可參考：
https://blog.csdn.net/wwwdc1012/article/details/82945703
- 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代碼可以一致地處理單個對象和組合對象，無須關心自己處理的是單個對象，還是組合對象，這簡化了客戶端代碼
- 更容易在組合體內加入新的對象，客戶端不會因為加入了新的對象而更改源代碼，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持的。
- 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“樹枝對象”還是“樹葉對象”。如果是透明的，那就不用區分，對於客戶而言，都是Compoent對象，具體的類型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對象還是樹葉對象，而是以一個統一的方式來操作。
而且對於安全性的實現，需要區分是樹枝對象還是樹葉對象。有時候，需要將對象進行類型轉換，卻發現類型信息丟失了，只好強行轉換，這種類型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》
- https://www.cnblogs.com/lfxiao/p/6816026.html
- https://www.jianshu.com/p/3a1885d26dff
- https://www.cnblogs.com/betterboyz/p/9356458.html
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