设计模式学习9——组合模式

一、模式描述

       描述：组合模式（Composite Pattern）:组合多个对象形成树型结构以表示具有“整体-部分”关系的层次结构。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性，组合模式又可以称为“整体-部分”（Part-Whole）模式，它是一种对象结构型模式。

       结构图：

角色：

        * Component(抽象构件)：它可以是接口或抽象类，为叶子构件和容器构件对象声明接口，在该角色中可以包含所有子类共有行为的声明和实现。在抽象构件中定义了访问及管理它的子构件的方法，如增加子构件、删除子构件、获取子构件等。

        * Leaf(叶子构件)：它在组合结构中表示叶子节点对象，叶子节点没有子节点，它实现了在抽象构件中定义的行为。对于那些访问及管理子构件的方法，可以通过异常等方式进行处理。

        * Composite(容器构件)：它在组合结构中表示容器节点对象，容器节点包含子节点，其子节点可以是叶子节点，也可以是容器节点。它提供一个集合用于存储子节点。实现了在抽象构件中定义的行为，包括那些访问及管理子构件的方法，在其业务方法中可以递归调用其子节点的业务方法。 

        组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。

        组合模式，根据抽象构件类的定义形式，可以分为透明组合模式和安全组合模式两种形式：

<1>、透明组合模式

       透明组合模式中，抽象构件Component中声明了所有用于管理成员对象的方法，包括add()、remove()以及getChild()等方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。客户端可以一致地对待所有的对象。透明组合模式是组合模式的标准形式。类图如上图所示。

<2>、安全组合模式

       安全组合模式中，在抽象构件Component中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在Composite类中声明并实现这些方法。这样确保叶子对象没有管理成员对象的而方法，是安全的。缺点是不够透明，客户端必须有区别地对待叶子构件和容器构件。类图如下：

二、模式优缺点

优点:

        <1>、组合模式可以清除地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，它让客户端忽略了层次的差异，方便对整个层次结构进行控制。

        <2>、客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了客户端代码。

        <3>、在组合模式中增加新的容器构件和叶子构件都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”。

        <4>、组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案，通过叶子对象和容器对象的递归组合，可以形成复杂的树形结构，但对树形结构的控制却非常简单。

缺点：

        <1>、在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象，例如在某个文件夹中只能包含文本文件，使用组合模式时，不能依赖类型系统来施加这些约束，因为它们都来自相同的抽象层，在这种情况下，必须通过在运行时进行类型检查来实现，这个实现过程较为复杂。

三、适用场景

        <1>、在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，客户端可以一致地对待它们。

        <2>、在一个使用面向对象语言开发的系统中需要处理一个树形结构。

        <3>、在一个系统中能够分离出叶子对象和容器对象，而且它们的类型不固定，需要增加一些新的类型。

四、案例分析