组合模式

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title: 组合模式
date: 2022-12-14 15:45
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  - 设计
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description: 组合模式是一种结构型设计模式， 你可以使用它将对象组合成树状结构， 并且能像使用独立对象一样使用它们。

组合模式是一种结构型设计模式， 你可以使用它将对象组合成树状结构， 并且能像使用独立对象一样使用它们。

简介

意图：
将对象组合成树形结构以表示 “部分 - 整体” 的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

主要解决：
它在我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

何时使用：

  1. 您想表示对象的部分 - 整体层次结构（树形结构）。
  2. 您希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

如何解决：
树枝和叶子实现统一接口，树枝内部组合该接口。

关键代码：
树枝内部组合该接口，并且含有内部属性 List，里面放 Component。

应用实例：

  1. 算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数，其中，另一个操作数也可以是操作数、操作符和另一个操作数。
  2. 在 JAVA AWT 和 SWING 中，对于 Button 和 Checkbox 是树叶，Container 是树枝。

优点：

  1. 高层模块调用简单。
  2. 节点自由增加。

缺点：
在使用组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。

使用场景：
部分、整体场景，如树形菜单，文件、文件夹的管理。

注意事项：
定义时为具体类。

模式结构

  1. 组件 （Component） 接口描述了树中简单项目和复杂项目所共有的操作。
  2. 叶节点 （Leaf） 是树的基本结构， 它不包含子项目。
  3. 一般情况下， 叶节点最终会完成大部分的实际工作， 因为它们无法将工作指派给其他部分。
  4. 容器 （Container）——又名 “组合 （Composite）”——是包含叶节点或其他容器等子项目的单位。 容器不知道其子项目所属的具体类， 它只通过通用的组件接口与其子项目交互。
  5. 容器接收到请求后会将工作分配给自己的子项目， 处理中间结果， 然后将最终结果返回给客户端。
  6. 客户端 （Client） 通过组件接口与所有项目交互。 因此， 客户端能以相同方式与树状结构中的简单或复杂项目交互。

适合应用场景

title: 如果你需要实现树状对象结构， 可以使用组合模式。

组合模式为你提供了两种共享公共接口的基本元素类型： 简单叶节点和复杂容器。 容器中可以包含叶节点和其他容器。 这使得你可以构建树状嵌套递归对象结构。

title: 如果你希望客户端代码以相同方式处理简单和复杂元素， 可以使用该模式。

组合模式中定义的所有元素共用同一个接口。 在这一接口的帮助下， 客户端不必在意其所使用的对象的具体类。

实现方式

  1. 确保应用的核心模型能够以树状结构表示。 尝试将其分解为简单元素和容器。 记住， 容器必须能够同时包含简单元素和其他容器。
  2. 声明组件接口及其一系列方法， 这些方法对简单和复杂元素都有意义。
  3. 创建一个叶节点类表示简单元素。 程序中可以有多个不同的叶节点类。
  4. 创建一个容器类表示复杂元素。 在该类中， 创建一个数组成员变量来存储对于其子元素的引用。 该数组必须能够同时保存叶节点和容器， 因此请确保将其声明为组合接口类型。
    1. 实现组件接口方法时， 记住容器应该将大部分工作交给其子元素来完成。
  5. 最后， 在容器中定义添加和删除子元素的方法。

记住， 这些操作可在组件接口中声明。 这将会违反接口隔离原则， 因为叶节点类中的这些方法为空。 但是， 这可以让客户端无差别地访问所有元素， 即使是组成树状结构的元素。

示例

优缺点

title: 优点

-  你可以利用多态和递归机制更方便地使用复杂树结构。
- 开闭原则。 无需更改现有代码， 你就可以在应用中添加新元素， 使其成为对象树的一部分。

缺点

  • 对于功能差异较大的类， 提供公共接口或许会有困难。 在特定情况下， 你需要过度一般化组件接口， 使其变得令人难以理解。

与其他模式的关系

[[桥接模式]]、 [[状态模式]]和[[策略模式]] （在某种程度上包括[[适配器模式]]） 模式的接口非常相似。 实际上， 它们都基于[[组合模式]]——即将工作委派给其他对象， 不过也各自解决了不同的问题。 模式并不只是以特定方式组织代码的配方， 你还可以使用它们来和其他开发者讨论模式所解决的问题。

你可以在创建复杂组合树时使用[[../创建模式/生成器模式]]， 因为这可使其构造步骤以递归的方式运行。

[[责任链模式]]通常和组合模式结合使用。 在这种情况下， 叶组件接收到请求后， 可以将请求沿包含全体父组件的链一直传递至对象树的底部。

你可以使用[[迭代器模式]]来遍历组合树。

你可以使用[[访问者模式]]对整个组合树执行操作。

你可以使用[[享元模式]]实现组合树的共享叶节点以节省内存。

[[组合模式]]和[[装饰模式]]的结构图很相似， 因为两者都依赖递归组合来组织无限数量的对象。

[[装饰模式]]似于组合， 但其只有一个子组件。 此外还有一个明显不同： 装饰为被封装对象添加了额外的职责， 组合仅对其子节点的结果进行了 “求和”。

但是， 模式也可以相互合作： 你可以使用装饰来扩展组合树中特定对象的行为。

大量使用组合和装饰的设计通常可从对于原型模式的使用中获益。 你可以通过该模式来复制复杂结构， 而非从零开始重新构造。