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前言

《設(shè)計(jì)模式自習(xí)室》系列，顧名思義，本系列文章帶你溫習(xí)常見的設(shè)計(jì)模式。主要內(nèi)容有：

• 該模式的介紹，包括：
  • 引子、意圖（大白話解釋）
  • 類圖、時(shí)序圖（理論規(guī)范）
• 該模式的代碼示例：熟悉該模式的代碼長什么樣子
• 該模式的優(yōu)缺點(diǎn)：模式不是萬金油，不可以濫用模式
• 該模式的應(yīng)用案例：了解它在哪些重要的源碼中被使用

該系列會(huì)逐步更新于我的博客和公眾號（博客見文章底部），也希望各位觀眾老爺能夠關(guān)注我的個(gè)人公眾號：后端技術(shù)漫談，不會(huì)錯(cuò)過精彩好看的文章。

系列文章回顧

• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】開篇：為什么我們要用設(shè)計(jì)模式？
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】建造者模式
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】原型模式
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】透徹理解單例模式
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】理解工廠模式的三種形式
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】適配器模式
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】裝飾模式
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】橋接模式 Bridge Pattern：處理多維度變化
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】門面模式 Facade Pattern
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】享元模式 Flyweight Pattern：減少對象數(shù)量
• 【設(shè)計(jì)模式自習(xí)室】詳解代理模式

結(jié)構(gòu)型——組合模式 Composite

引子

組合模式是為了表示那些層次結(jié)構(gòu)，同時(shí)部分和整體也可能是一樣的結(jié)構(gòu)，常見的如文件夾或者樹。

image

上圖來自：

https://www.cnblogs.com/betterboyz/p/9356458.html

從上圖可以看出，文件系統(tǒng)是一個(gè)樹結(jié)構(gòu)，樹上長有節(jié)點(diǎn)。樹的節(jié)點(diǎn)有兩種，一種是樹枝節(jié)點(diǎn)，即目錄，有內(nèi)部樹結(jié)構(gòu)，在圖中涂有顏色；另一種是文件，即樹葉節(jié)點(diǎn)，沒有內(nèi)部樹結(jié)構(gòu)。

定義

組合模式定義了如何將容器對象和葉子對象進(jìn)行遞歸組合，使得客戶在使用的過程中無須進(jìn)行區(qū)分，可以對他們進(jìn)行一致的處理。

在使用組合模式中需要注意一點(diǎn)也是組合模式最關(guān)鍵的地方：葉子對象和組合對象實(shí)現(xiàn)相同的接口。這就是組合模式能夠?qū)⑷~子節(jié)點(diǎn)和對象節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一致處理的原因。

合成模式的實(shí)現(xiàn)根據(jù)所實(shí)現(xiàn)接口的區(qū)別分為兩種形式，分別稱為安全式和透明式,將在類圖一節(jié)中詳細(xì)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(xiàn)在樹枝構(gòu)件類中，而不出現(xiàn)在樹葉構(gòu)件類中。

• Component 抽象構(gòu)件：組合中的對象聲明接口，在適當(dāng)?shù)那闆r下，實(shí)現(xiàn)所有類共有接口的默認(rèn)行為。聲明一個(gè)接口用于訪問和管理Component子部件。
• Composite 樹枝構(gòu)件：是組合中的分支節(jié)點(diǎn)對象，它有子節(jié)點(diǎn)。樹枝構(gòu)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(gòu)件：葉子對象，葉子結(jié)點(diǎn)沒有子結(jié)點(diǎn)。

image

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(gòu)件類，不論樹枝構(gòu)件還是樹葉構(gòu)件，均符合一個(gè)固定接口。

image

代碼實(shí)現(xiàn)

安全式合成模式

1. 抽象構(gòu)件角色類 Component

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

2. 樹枝構(gòu)件角色類 Composite

public class Composite implements Component {
    /**
     * 用來存儲(chǔ)組合對象中包含的子組件對象
     */
    private List<Component> childComponents = new ArrayList<Component>();
    /**
     * 組合對象的名字
     */
    private String name;
    /**
     * 構(gòu)造方法，傳入組合對象的名字
     * @param name    組合對象的名字
     */
    public Composite(String name){
        this.name = name;
    }
    /**
     * 聚集管理方法，增加一個(gè)子構(gòu)件對象
     * @param child 子構(gòu)件對象
     */
    public void addChild(Component child){
        childComponents.add(child);
    }
    /**
     * 聚集管理方法，刪除一個(gè)子構(gòu)件對象
     * @param index 子構(gòu)件對象的下標(biāo)
     */
    public void removeChild(int index){
        childComponents.remove(index);
    }
    /**
     * 聚集管理方法，返回所有子構(gòu)件對象
     */
    public List<Component> getChild(){
        return childComponents;
    }
    /**
     * 輸出對象的自身結(jié)構(gòu)
     * @param preStr 前綴，主要是按照層級拼接空格，實(shí)現(xiàn)向后縮進(jìn)
     */
    @Override
    public void printStruct(String preStr) {
        // 先把自己輸出
        System.out.println(preStr + "+" + this.name);
        //如果還包含有子組件，那么就輸出這些子組件對象
        if(this.childComponents != null){
            //添加兩個(gè)空格，表示向后縮進(jìn)兩個(gè)空格
            preStr += "  ";
            //輸出當(dāng)前對象的子對象
            for(Component c : childComponents){
                //遞歸輸出每個(gè)子對象
                c.printStruct(preStr);
            }
        }
        
    }

}

3. 樹葉構(gòu)件角色類 Leaf

public class Leaf implements Component {
    /**
     * 葉子對象的名字
     */
    private String name;
    /**
     * 構(gòu)造方法，傳入葉子對象的名稱
     * @param name 葉子對象的名字
     */
    public Leaf(String name){
        this.name = name;
    }
    /**
     * 輸出葉子對象的結(jié)構(gòu)，葉子對象沒有子對象，也就是輸出葉子對象的名字
     * @param preStr 前綴，主要是按照層級拼接的空格，實(shí)現(xiàn)向后縮進(jìn)
     */
    @Override
    public void printStruct(String preStr) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(preStr + "-" + name);
    }

}

客戶端調(diào)用：

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("");
    }
}

透明式合成模式

相比上面的安全式只有兩處改動(dòng):

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

public class Composite extends Component {
    ...
}

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

public class Leaf extends Component {
    ...
}

客戶端調(diào)用：

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("");
    }
}

可以看出，客戶端無需再區(qū)分操作的是樹枝對象(Composite)還是樹葉對象(Leaf)了；對于客戶端而言，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(gè) Map 對象放入自己的存儲(chǔ)空間中，如果有相同的 key 值則會(huì)覆蓋之前的 key 值所對應(yīng)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);
    }
}

更多應(yīng)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(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

• 組合模式使得客戶端代碼可以一致地處理單個(gè)對象和組合對象，無須關(guān)心自己處理的是單個(gè)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(nèi)加入新的對象，客戶端不會(huì)因?yàn)榧尤肓诵碌膶ο蠖脑创a，滿足“開閉原則”

缺點(diǎn)

• 設(shè)計(jì)較復(fù)雜，客戶端需要花更多時(shí)間理清類之間的層次關(guān)系
• 不容易限制容器中的構(gòu)件
• 不容易用繼承的方法來增加構(gòu)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(yōu)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，那么就不會(huì)有發(fā)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(qū)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(qū)分，對于客戶而言，都是Compoent對象，具體的類型對于客戶端而言是透明的，是無須關(guān)心的。

對于合成模式而言，在安全性和透明性上，會(huì)更看重透明性，畢竟合成模式的目的是：讓客戶端不再區(qū)分操作的是樹枝對象還是樹葉對象，而是以一個(gè)統(tǒng)一的方式來操作。

而且對于安全性的實(shí)現(xiàn)，需要區(qū)分是樹枝對象還是樹葉對象。有時(shí)候，需要將對象進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，卻發(fā)現(xiàn)類型信息丟失了，只好強(qiáng)行轉(zhuǎn)換，這種類型轉(zhuǎn)換必然是不夠安全的。

因此在使用合成模式的時(shí)候，建議多采用透明性的實(shí)現(xiàn)方式。

參考

• 《Java與模式》
• https://www.cnblogs.com/lfxiao/p/6816026.html
• http://www.itdecent.cn/p/3a1885d26dff
• https://www.cnblogs.com/betterboyz/p/9356458.html

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