【设计模式--结构型--组合模式】

组合模式

定义

又称部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树型结构来组合对象，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型结构。

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型结构。
• 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。

案例

如下图，我们在访问别的一些管理系统时，经常可以看到类似的菜单。一个菜单可以包含菜单项，也可以包含带有其他菜单项的菜单，因此使用组合模式就很恰当。
需求：针对一个菜单，打印出其包含的所有菜单以及菜单项。

• 系统管理
  • 菜单管理
    • 编辑菜单
    • 删除菜单
    • 新增菜单
  • 权限配置
    • 权限设置
    • 新增权限
  • 角色管理
    • 新增角色
    • 删除角色
      类图：
      

/**
 * 菜单组件  抽象根节点
 */
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();
    }
    // 获取菜单或者菜单项的名称
    public String getName(){
        return name;
    }
    // 打印菜单名称（包含子菜单和子菜单项）
    public abstract void print();
}

/**
 * 菜单类  树枝节点
 */
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<>();

    // 构造方法
    public Menu(String name, int level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }

    @Override
    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponentList.add(menuComponent);
    }

    @Override
    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponentList.remove(menuComponent);
    }

    @Override
    public MenuComponent getChild(int index) {
        return menuComponentList.get(index);
    }

    @Override
    public void print() {
        // 打印菜单名称
        for (int i = 0; i < level; i++) {
            System.out.print("—");
        }
        System.out.println(name);
        // 打印子菜单或子菜单项名称
        for (MenuComponent menuComponent : menuComponentList) {
            menuComponent.print();
        }
    }
}

/**
 * 菜单项  叶子节点
 */
public class MenuItem extends MenuComponent{

    public MenuItem(String name, int level){
        this.name = name;
        this.level = level;
    }
    @Override
    public void print() {
        for (int i = 0; i < level; i++) {
            System.out.print("—");
        }
        System.out.println(name);
    }
}

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建菜单树
        MenuComponent menu1 = new Menu("菜单管理", 2);
        menu1.add(new MenuItem("编辑菜单", 3));
        menu1.add(new MenuItem("删除菜单", 3));
        menu1.add(new MenuItem("新增菜单", 3));

        MenuComponent menu2 = new Menu("权限管理", 2);
        menu2.add(new MenuItem("权限设置", 3));
        menu2.add(new MenuItem("新增权限", 3));

        MenuComponent menu3 = new Menu("角色管理", 2);
        menu2.add(new MenuItem("新增角色", 3));
        menu2.add(new MenuItem("删除角色", 3));

        // 创建一级菜单
        MenuComponent component = new Menu("系统管理", 1);
        component.add(menu1);
        component.add(menu2);
        component.add(menu3);

        // 打印菜单名称（如果有子菜单一起打印）
        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，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
  在透明组合模式中，抽象根节点角色中声明了所有用于管理成员对象的方法，比如在实例中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，因为叶子节点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，但是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时不够透明，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，必须有区别的对待叶子构件和容器构件。

优点

• 组合模式可以清楚的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。
• 客户端可以一致的使用一个组合结构或者其中单个对象，不必关系处理的是单个对象还是整个组合结构，简化客户端代码。
• 在组合模式中增加新的树枝节点和子节点都很方便，无需对现有类库进行任何修改，符合开闭原则。
• 组合模式为树型结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案，通过叶子节点和树节点的递归组合，可以形成复杂的树型结构，但对树型结构的控制却非常简单。

使用场景

出现树型结构的地方都可以使用组合模式