设计模式 组合模式（Composite Pattern）

组合模式简绍

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它允许你将对象组合成树形结构来表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得客户端可以用一致的方式处理单个对象和组合对象。这样，可以在不知道对象具体类型的条件下操作对象集合。

组合模式主要包含三种角色：

• Component（组件）：声明一个接口，在适当情况下，此接口被叶节点和容器节点共享。
• Leaf（叶节点）：定义终端对象。
• Composite（容器节点）：定义具有子部件的那些部件的行为。存储子部件。 组合模式的应用场景

组合模式的优缺点

组合模式的优点

• 一致性：客户端可以一致地处理单个对象和组合对象。
• 灵活性：可以很容易地添加新的叶子节点或组合节点。
• 透明性：客户端不需要知道对象的具体类型就可以操作对象。

组合模式的缺点

• 复杂性：对于简单操作，组合模式可能会引入不必要的复杂性。
• 额外开销：组合模式可能会导致额外的内存和 CPU 开销，尤其是在处理大量对象时

UML图

定义一个公共接口或抽象类，它声明了所有叶子节点和容器节点共有的操作。

package CompositePatternModel;public interface Component {void test();Component getChild(int i);public void operation();public void add(Component component);
}

实现 Component 接口中定义的操作，但不关心其他与子节点相关的操作。

package CompositePatternModel;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Composite implements Component{private String name;private List<Component> children = new ArrayList<>();public Composite(String name){this.name = name;}@Overridepublic void test() {}@Overridepublic Component getChild(int i) {return children.get(i);}@Overridepublic void operation() {System.out.println("Composite " + name + " operation");for (Component c : children) {c.operation();}}@Overridepublic void add(Component component) {children.add(component);}}

实现 Component 接口中定义的操作，并且实现与子节点相关的操作。客户端可以一致地对待单个对象和组合对象。

package CompositePatternModel;public class Pattern implements  Component{private String name;public Pattern(String name){this.name = name;}@Overridepublic void test() {System.out.println("test");}@Overridepublic Component getChild(int i) {System.out.println("getChild");return null;}@Overridepublic void operation() {System.out.println("operation: d" + name);}@Overridepublic void add(Component component) {System.out.println("sdf"+ component);}}

客户端可以一致地对待单个对象和组合对象。

package CompositePatternModel;public class Main {public static void main(String[] args) {Pattern pattern = new Pattern("pattern1");Pattern pattern1 = new Pattern("pattern2");Composite composite = new Composite("Comp");composite.add(pattern);composite.add(pattern1);composite.operation();}
}

1. 表示部分-整体层次结构
   当你需要表示一个具有层次结构的对象集合时，组合模式是非常有用的。这种结构通常包含多个层次，每个层次上的对象可以是一个独立的实体（叶节点），也可以是一个包含其他对象的容器（组合节点）。
   示例：

   • 文件系统中的目录和文件：目录可以包含其他目录和文件。
   • 组织结构图：部门可以包含其他部门或员工。
   • UI控件：一个复合控件可以包含其他控件（如面板包含按钮、文本框等）

2. 透明地处理单个对象和组合对象
   当客户端代码需要以一致的方式处理单个对象和组合对象时，组合模式可以让客户端无需关心处理的是单个对象还是组合对象。
   示例：

   • 图形编辑器：图形可以是单独的线条、矩形等基本图形，也可以是由多个基本图形组成的复合图形。
   • 渲染引擎：渲染对象可以是单一的几何体，也可以是由多个几何体组成的复杂场景。

3. 动态地增删对象
   当需要在运行时动态地添加或移除对象，并且这些对象可能是单个实体也可能是包含其他对象的容器时，组合模式可以很好地支持这种需求。

   示例：
   游戏中的场景管理：游戏场景可以包含单个游戏对象，也可以包含其他场景。
   UI 界面构建：一个窗口可以包含多个面板，每个面板又可以包含多个组件。

4. 需要递归处理的对象集合
   当需要对一个层次结构进行递归处理时，组合模式可以简化递归逻辑。
   示例：

   • 企业组织结构的遍历：遍历整个公司的部门和员工。
   • 文件系统的遍历：递归地遍历目录和文件。

5. 需要一致的接口
   当希望在不同类型的对象之间提供一致的接口时，组合模式可以确保所有的对象（无论是叶子还是组合节点）都遵循相同的接口定义。

示例：
操作系统中的文件和目录：文件和目录都需要支持读写、删除等操作。
网页中的 DOM 结构：DOM 节点可以是文本节点也可以是包含其他节点的元素节点。

组合模式提供了一种优雅的方式来组织和操作层次结构中的对象，使得客户端可以在不知道对象具体类型的情况下操作对象集合。这种模式在很多领域都有广泛的应用，特别是在需要表示层次关系的场景中。