设计模式（10）——组合模式

1. 定义

    组合模式：将对象组织到树结构中，可以用来描述整体与部分的关系。组合模式可以使客户端将单纯元素与复合元素同等看待。

 

    要点：

    （1） 组合模式以不遵守单一责任原则换取透明性，让Client将组合和叶节点一视同仁。

    （2） 在实现组合模式时，有很多设计上的折衷。要根据需求平衡透明性和安全性。

    （3） 有时候系统需要遍历一个树枝构件的子构件很多次，这时候可以把遍历结果缓存起来。

    （4）组合模式的实现中，可以让子对象持有父对象的引用进行反向追溯。

 

2. 类图及描述

    组合模式涉及到三个角色：

• 抽象构件（Component）角色：这是一个抽象角色，它给参与组合的对象规定一个接口。这个角色给出共有接口及其默认行为。
• 树叶构件（Leaf）角色：代表参加组合的树叶对象。一个树叶对象没有下级子对象。 
• 树枝构件（Composite）角色：代表参加组合的有子对象的对象，并给出树枝构件对象的行为。

    透明方式

    作为第一种选择，在Component里面声明所有的用来管理子类对象的方法，包括add（）、remove（），以及getChild（）方法。这样做的好处是所有的构件类都有相同的接口。在客户端看来，树叶类对象与合成类对象的区别起码在接口层次上消失了，客户端可以同等同的对待所有的对象。这就是透明形式的合成模式。

    这个选择的缺点是不够安全，因为树叶类对象和合成类对象在本质上是有区别的。树叶类对象不可能有下一个层次的对象，因此add（）、remove（）以及getChild（）方法没有意义，是在编译时期不会出错，而只会在运行时期才会出错。

 

    安全方式

    第二种选择是在Composite类里面声明所有的用来管理子类对象的方法。这样的做法是安全的做法，因为树叶类型的对象根本就没有管理子类对象的方法，因此，如果客户端对树叶类对象使用这些方法时，程序会在编译时期出错。

这个选择的缺点是不够透明，因为树叶类和合成类将具有不同的接口。

    这两个形式各有优缺点，需要根据软件的具体情况做出取舍决定。

图 组合模式类图

3. 应用场景及优缺点

 

    适用性：

    以下情况使用Composite模式:

    （1）你想表示对象的部分-整体层次结构。

    （2）你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

 

    优点：

    （1）组合模式可以很容易的增加新的构件。

    （2）使用组合模式可以使客户端变的很容易设计，因为客户端可以对组合和叶节点一视同仁。

    缺点：

    （1）使用组合模式后，控制树枝构件的类型不太容易。

    （2）用继承的方法来增加新的行为很困难。 

 

    使用组合模式时考虑的几个问题：

• 明显的给出父对象的引用。在子对象里面给出父对象的引用，可以很容易的遍历所有父对象。有了这个引用，可以方便的应用责任链模式。
• 在通常的系统里，可以使用享元模式实现构件的共享，但是由于组合模式的对象经常要有对父对象的引用，因此共享不容易实现。
• 有时候系统需要遍历一个树枝结构的子构件很多次，这时候可以考虑把遍历子构件的结果暂时存储在父构件里面作为缓存。
• 关于使用什么数据类型来存储子对象的问题，在示意性的代码中使用了ArrayList，在实际系统中可以使用其它聚集或数组等。
• 客户端尽量不要直接调用树叶类中的方法，而是借助其父类（Component）的多态性完成调用，这样可以增加代码的复用性。