结构型-组合模式（Composite Pattern）

什么是组合模式

又名部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

结构

• 抽象根节点（Component）：定义系统各层次对象的共有方法和属性，可以预先定义一些默认行为和属性。
• 树枝节点（Composite）：定义树枝节点的行为，存储子节点，组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。
• 叶子节点（Leaf）：叶子节点对象，其下再无分支，是系统层次遍历的最小单位。

UML类图

代码理解

package com.babs.pattern.comprise;/*** 菜单组件 抽象根节点** @author TYT* @version 1.0.0*/
public abstract class MenuComponent {// 菜单组件的名称protected String name;// 菜单组件的层级protected int level;// 添加子菜单public void add(MenuComponent menuComponent) {throw new UnsupportedOperationException();}// 移除子菜单public void remove(MenuComponent menuComponent) {throw new UnsupportedOperationException();}// 获取指定的子菜单public MenuComponent getChild(int index) {throw new UnsupportedOperationException();}// 获取菜单名称或菜单项名称public String getName() {return name;}// 打印菜单名称的方法（包含子菜单和子菜单项）public abstract void print();
}package com.babs.pattern.comprise;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** 菜单类 树枝节点** @author TYT* @version 1.0.0*/
public class Menu extends MenuComponent {// 菜单可以有多个子菜单或者子菜单项private List<MenuComponent> menuComponentList = new ArrayList<MenuComponent>();public Menu(String name, int level) {this.name = name;this.level = level;}@Overridepublic void add(MenuComponent menuComponent) {menuComponentList.add(menuComponent);}@Overridepublic void remove(MenuComponent menuComponent) {menuComponentList.remove(menuComponent);}@Overridepublic MenuComponent getChild(int index) {return menuComponentList.get(index);}@Overridepublic void print() {for (int i = 0; i < level; i++) {System.out.print("--");}// 打印菜单名称System.out.println(name);// 打印子菜单名称和子菜单名称menuComponentList.forEach(MenuComponent::print);}
}package com.babs.pattern.comprise;/*** 菜单项 叶子节点** @author TYT* @version 1.0.0*/
public class MenuItem extends MenuComponent {public MenuItem(String name, int level) {this.name = name;this.level = level;}@Overridepublic void print() {for (int i = 0; i < level; i++) {System.out.print("--");}// 打印菜单项的名称System.out.println(name);}
}package com.babs.pattern.comprise;/*** 客户端测试** @author TYT* @version 1.0.0*/
public class Client {public static void main(String[] args) {MenuComponent menu1 = new Menu("菜单管理", 2);menu1.add(new MenuItem("menu1子菜单1", 3));menu1.add(new MenuItem("menu1子菜单2", 3));menu1.add(new MenuItem("menu1子菜单3", 3));MenuComponent menu2 = new Menu("权限管理", 2);menu2.add(new MenuItem("menu2子菜单1", 3));menu2.add(new MenuItem("menu2子菜单2", 3));menu2.add(new MenuItem("menu2子菜单3", 3));MenuComponent menu3 = new Menu("角色管理", 2);menu3.add(new MenuItem("menu3子菜单1", 3));menu3.add(new MenuItem("menu3子菜单2", 3));menu3.add(new MenuItem("menu3子菜单3", 3));MenuComponent component = new Menu("系统管理", 1);component.add(menu1);component.add(menu2);component.add(menu3);component.print();}
}

组合模式的分类

在使用组合模式时，根据抽象构件类的定义形式，我们可将组合模式分为透明组合模式和安全组合模式两种形式。

• 透明组合模式

透明组合模式中，抽象根节点角色中声明了所有用于管理成员对象的方法，比如在示例中 MenuComponent 声明了 add、remove 、getChild 方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。透明组合模式也是组合模式的标准形式。透明组合模式的缺点是不够安全，因为叶子对象和容器对象在本质上是有区别的，叶子对象不可能有下一个层次的对象，即不可能包含成员对象，因此为其提供 add()、remove() 等方法是没有意义的，这在编译阶段不会出错，但在运行阶段如果调用这些方法可能会出错（如果没有提供相应的错误处理代码）

• 安全组合模式

在安全组合模式中，在抽象构件角色中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在树枝节点 Menu 类中声明并实现这些方法。安全组合模式的缺点是不够透明，因为叶子构件和容器构件具有不同的方法，且容器构件中那些用于管理成员对象的方法没有在抽象构件类中定义，因此客户端不能完全针对抽象编程，必须有区别地对待叶子构件和容器构件。

优点

• 一致性：客户可以一致地对待个体对象和对象组合。
• 灵活性：可以很容易地增加新的组合类型，符合开闭原则。
• 简化高层代码：因为组合模式隐藏了对象之间的关系，所以高层代码不需要关心是单个对象还是组合对象。

缺点

• 可能会导致设计复杂化：如果系统中存在大量不同类型的组件，那么维护这个模式可能会变得相当复杂。
• 不容易限制容器中的构件：不容易用继承的方法来增加构件的新功能

使用场景

• 当程序结构有类似树一样的层级关系时，例如文件系统、视图树、公司组织架构等。
• 当需要以统一的方式操作单个对象和由这些对象组成的组合对象时。