深入理解Java設(shè)計模式之組合模式
一、什么是組合模式
定義：將對象以樹形結(jié)構(gòu)組織起來，以達(dá)成“部分－整體”的層次結(jié)構(gòu)，使得客戶端對單個對象和組合對象的使用具有一致性。
動機(jī)（Motivation）
客戶代碼過多地依賴于對象容器復(fù)雜的內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，對象容器內(nèi)部實現(xiàn)結(jié)構(gòu)（而非抽象接口）的變化將引起客戶代碼的頻繁變化，帶來了代碼的維護(hù)性、擴(kuò)展性等弊端。
如何將“客戶代碼與復(fù)雜的對象容器結(jié)構(gòu)”解耦？讓對象容器自己來實現(xiàn)自身的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而使得客戶代碼就像處理簡單對象一樣來處理復(fù)雜的對象容器？
意圖（Intent）
將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。Composite使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。
組合模式，現(xiàn)在學(xué)習(xí)就是虛類繼承虛類，然后增加虛方法。最終實類繼承第二個虛類，重寫所有虛方法。
二、組合模式的結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)圖說明：
（1）Component：組合中的對象聲明接口，在適當(dāng)情況下實現(xiàn)所有類共有的默認(rèn)行為，聲明一個接口用于訪問和管理Component的子組件。在遞歸結(jié)構(gòu)中定義一個接口，用于訪問一個父部件，并在合適的情況下實現(xiàn)它。（可選）
（2）Leaf:在組合中表示葉節(jié)點，葉節(jié)點沒有子節(jié)點，定義對象的基本行為。
（3）Composite：定義有子部件的那些部件的行為，存儲子部件并在Component接口實現(xiàn)與子部件有關(guān)的操作。
（4）Client:通過Component接口操作組合部件的對象。
三、組合模式的使用場景
1.需求重要體現(xiàn)部分與整體的層次結(jié)構(gòu)時
2.你希望用戶忽略組合對象與單個對象的不同，用戶將統(tǒng)一地使用組合結(jié)構(gòu)中的所有對象。
四、組合模式的優(yōu)缺點
優(yōu)點
1.使客戶端調(diào)用簡單，客戶端可以一致的使用組合結(jié)構(gòu)或其中單個對象，用戶就不必關(guān)系自己處理的是單個對象還是整個組合結(jié)構(gòu)，這就簡化了客戶端代碼。
2.更容易在組合體內(nèi)加入對象部件. 客戶端不必因為加入了新的對象部件而更改代碼。
缺點
組合模式不容易限制組合中的構(gòu)件。
五、組合模式的實現(xiàn)
組合模式有兩種實現(xiàn)方式，一種是：透明式的組合模式，另外一種是：安全式的組合模式。在這里我就詳細(xì)說一下何為“透明式”，何為“安全式”。所謂透明式是指“抽象構(gòu)件角色”定義的接口行為集合包含兩個部分，一部分是葉子對象本身所包含的行為（比如Operation），另外一部分是容器對象本身所包含的管理子對象的行為(Add,Remove)。這個抽象構(gòu)件必須同時包含這兩類對象所有的行為，客戶端代碼才會透明的使用，無論調(diào)用容器對象還是葉子對象，接口方法都是一樣的，這就是透明，針對客戶端代碼的透明，但是也有他自己的問題，葉子對象不會包含自己的子對象，為什么要有Add,Remove等類似方法呢，調(diào)用葉子對象這樣的方法可能（注意：我這里說的是可能，因為有些人會把這些方法實現(xiàn)為空，不做任何動作，當(dāng)然也不會有異常拋出了，不要抬杠）會拋出異常，這樣就不安全了，然后人們就提出了“安全式的組合模式”。所謂安全式是指“抽象構(gòu)件角色”只定義葉子對象的方法，確切的說這個抽象構(gòu)件只定義兩類對象共有的行為，然后容器對象的方法定義在“樹枝構(gòu)件角色”上，這樣葉子對象有葉子對象的方法，容器對象有容器對象的方法，這樣責(zé)任很明確，當(dāng)然調(diào)用肯定不會拋出異常了。大家可以根據(jù)自己的情況自行選擇是實現(xiàn)為“透視式”還是“安全式”的，以下我們會針對這兩種情況都有實現(xiàn)，具體實現(xiàn)如下：
namespace 透明式的組合模式的實現(xiàn)
{
/// <summary>
/// 該抽象類就是文件夾抽象接口的定義，該類型就相當(dāng)于是抽象構(gòu)件Component類型
/// </summary>
public abstract class Folder
{
//增加文件夾或文件
public abstract void Add(Folder folder);
//刪除文件夾或者文件
public abstract void Remove(Folder folder);
//打開文件或者文件夾--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public abstract void Open();
}
/// <summary>
/// 該Word文檔類就是葉子構(gòu)件的定義，該類型就相當(dāng)于是Leaf類型，不能在包含子對象
/// </summary>
public sealed class Word : Folder
{
//增加文件夾或文件
public override void Add(Folder folder)
{
throw new Exception("Word文檔不具有該功能");
}
//刪除文件夾或者文件
public override void Remove(Folder folder)
{
throw new Exception("Word文檔不具有該功能");
}
//打開文件--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public override void Open()
{
Console.WriteLine("打開Word文檔，開始進(jìn)行編輯");
}
}
/// <summary>
/// SonFolder類型就是樹枝構(gòu)件，由于我們使用的是“透明式”，所以Add,Remove都是從Folder類型繼承下來的
/// </summary>
public class SonFolder : Folder
{
//增加文件夾或文件
public override void Add(Folder folder)
{
Console.WriteLine("文件或者文件夾已經(jīng)增加成功");
}
//刪除文件夾或者文件
public override void Remove(Folder folder)
{
Console.WriteLine("文件或者文件夾已經(jīng)刪除成功");
}
//打開文件夾--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public override void Open()
{
Console.WriteLine("已經(jīng)打開當(dāng)前文件夾");
}
}
public class Program
{
static void Main()
{
Folder myword = new Word();
myword.Open();//打開文件，處理文件
myword.Add(new SonFolder());//拋出異常
myword.Remove(new SonFolder());//拋出異常
Folder myfolder = new SonFolder();
myfolder.Open();//打開文件夾
myfolder.Add(new SonFolder());//成功增加文件或者文件夾
myfolder.Remove(new SonFolder());//成功刪除文件或者文件夾
Console.Read();
}
}
}
以上代碼就是“透明式的組合模式”實現(xiàn)，以下代碼就是“安全式的組合模式”實現(xiàn)：
namespace 安全式的組合模式的實現(xiàn)
{
/// <summary>
/// 該抽象類就是文件夾抽象接口的定義，該類型就相當(dāng)于是抽象構(gòu)件Component類型
/// </summary>
public abstract class Folder //該類型少了容器對象管理子對象的方法的定義，換了地方，在樹枝構(gòu)件也就是SonFolder類型
{
//打開文件或者文件夾--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public abstract void Open();
}
/// <summary>
/// 該Word文檔類就是葉子構(gòu)件的定義，該類型就相當(dāng)于是Leaf類型，不能在包含子對象
/// </summary>
public sealed class Word : Folder //這類型現(xiàn)在很干凈
{
//打開文件--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public override void Open()
{
Console.WriteLine("打開Word文檔，開始進(jìn)行編輯");
}
}
/// <summary>
/// SonFolder類型就是樹枝構(gòu)件，現(xiàn)在由于我們使用的是“安全式”，所以Add,Remove都是從此處開始定義的
/// </summary>
public abstract class SonFolder : Folder //這里可以是抽象接口，可以自己根據(jù)自己的情況而定
{
//增加文件夾或文件
public abstract void Add(Folder folder);
//刪除文件夾或者文件
public abstract void Remove(Folder folder);
//打開文件夾--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public override void Open()
{
Console.WriteLine("已經(jīng)打開當(dāng)前文件夾");
}
}
/// <summary>
/// NextFolder類型就是樹枝構(gòu)件的實現(xiàn)類
/// </summary>
public sealed class NextFolder : SonFolder
{
//增加文件夾或文件
public override void Add(Folder folder)
{
Console.WriteLine("文件或者文件夾已經(jīng)增加成功");
}
//刪除文件夾或者文件
public override void Remove(Folder folder)
{
Console.WriteLine("文件或者文件夾已經(jīng)刪除成功");
}
//打開文件夾--該操作相當(dāng)于Component類型的Operation方法
public override void Open()
{
Console.WriteLine("已經(jīng)打開當(dāng)前文件夾");
}
}
public class Program
{
static void Main()
{
//這是安全的組合模式
Folder myword = new Word();
myword.Open();//打開文件，處理文件
Folder myfolder = new NextFolder();
myfolder.Open();//打開文件夾
//此處要是用增加和刪除功能，需要轉(zhuǎn)型的操作，否則不能使用
((SonFolder)myfolder).Add(new NextFolder());//成功增加文件或者文件夾
((SonFolder)myfolder).Remove(new NextFolder());//成功刪除文件或者文件夾
Console.Read();
}
}
}
六、組合模式的.NET下應(yīng)用
ASP.Net中的Panel對象就是一個Composite對象，而Button對象就是Leaf對象。Button和Panel都繼承自System.Web.UI.Control類。它實際上是在Panel里面加了一個Controls屬性，然后Controls屬性是一個集合屬性，它有Add和Remove方法。
在ASP.Net中就是這樣，每一個控件都有Controls屬性，也就是說每個控件都是一種容器控件（除了LiteralControl）。這種方式把我們對安全性的擔(dān)憂，統(tǒng)統(tǒng)放到容器（即ASP.Net中的Controls）中去處理。
這個模式在.NET 中最典型的應(yīng)用就是應(yīng)用與WinForms和Web的開發(fā)中，在.NET類庫中，都為這兩個平臺提供了很多現(xiàn)有的控件，然而System.Windows.Forms.dll中System.Windows.Forms.Control類就應(yīng)用了組合模式，因為控件包括Label、TextBox等這樣的簡單控件，這些控件可以理解為葉子對象，同時也包括GroupBox、DataGrid這樣復(fù)合的控件或者叫容器控件，每個控件都需要調(diào)用OnPaint方法來進(jìn)行控件顯示，為了表示這種對象之間整體與部分的層次結(jié)構(gòu)，微軟把Control類的實現(xiàn)應(yīng)用了組合模式（確切地說應(yīng)用了透明式的組合模式）。
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！
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