设计模式（9）：组合模式

一、概念

1、定义：将对象组合成树形结构以表示“整体-部分”的层次结构，组合模式使得客户端对单个对象和组合对象保持一致的方式处理。（菜单为例：菜单中有多个子菜单，子菜单还有子菜单。或者是目录这种情况）组合模式能够让我们用树型的方式创建对象的结构，树中包含了组合和个别的对象，我们可以把相同的操作应用在组合和个别上，忽略两者的差别。

2、类型：结构型

3、适用场景：希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异时或事处理一个树形结构时。

4、优缺点

• 优点
  • 清楚的定义分层次的复杂对象
  • 让客户端忽略了层次的差异，方便整个层次结构进行控制
  • 简化了客户端代码
  • 符合OCP，增加含有子节点的节点或叶子结点都很方便
• 缺点
  • 限制类型时会变得复杂（比如限制某个文件夹只能包含文本文件，只能通过运行时类型检查来实现，而不能直接添加约束）
  • 使设计变得更抽象，业务逻辑太复杂会有特例。

5、HeadFirst中的例子

（1）组合包含组件，组件有两种：组合和叶节点，这个组合持有一群孩子，这些孩子可以是别的组合或事叶节点，用这种方式组织数据的时候会得到树形结构，树的根是组合，组合的分支往下延伸直到叶节点。

（2）组合结构的任意对象都是称之为组件的，组件可以是组合，也可以是叶节点，如果是叶节点，就没了，如果是组合，可能包含其他组合或叶节点….

6、透明组合模式和安全组合模式

• 透明组合模式

• 透明组合模式中，抽象构件Component中声明了所有用于管理成员对象的方法，包括add()、remove()以及getChild()等方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。在客户端看来，叶子对象与容器对象所提供的方法是一致的，客户端可以相同地对待所有的对象。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()以及getChild()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

• 安全组合模式中，在抽象构件Component中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在Composite类中声明并实现这些方法。这种做法是安全的，因为根本不向叶子对象提供这些管理成员对象的方法，对于叶子对象，客户端不可能调用到这些方法。
• 安全组合模式的缺点是不够透明，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。在实际应用中，安全组合模式的使用频率也非常高，在Java AWT中使用的组合模式就是安全组合模式。
  

二、Coding

//目录组件，抽象类，里边有默认实现，交给子类来决定是否需要重写
//课程目录和课程本身两个层次对象操作并不完全一样，但是又有一样的，在父类把所有方法都写完，交由子类选择性地重写
public abstract class CatalogComponent {
    //肯定是add自己本身
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作");
    }
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持添删除操作");
    }

    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作");
    }

    public double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作");
    }

    //如果组件是课程，那就打印课程，如果组件是目录，那就打印课程目录
    public void print() {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持打印操作");
    }
}

//课程类
public class Course extends CatalogComponent {
    private String name;
    private double price;

    public Course(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
    //选择性地重写方法，add和remove不行，因为课程本身已经是叶子节点了
    @Override
    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.price;
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("Course Name:" + this.name + " " + this.price);
    }
}

//课程目录类
public class CourseCatalog extends CatalogComponent {
    //目录里有很多课程，课程又是目录组件
    private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<>();
    private String name;

    public CourseCatalog(String name) {
        this.name = name;
    }

    //课程目录类没有课程的名称和价格，所以不重写那两个方法
    @Override
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.add(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.remove(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println(this.name);
        for (CatalogComponent item : items) {
            System.out.print(" ");
            item.print();
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        CatalogComponent linuxCourse = new Course("Linux课程", 11);
        CatalogComponent algorithmCourse = new Course("算法课程", 11);

        //java课程目录及3个子课程
        CatalogComponent javaCourseCatalog = new CourseCatalog("Java课程目录");
        CatalogComponent j2eeCourse1 = new Course("J2EE课程1", 55);
        CatalogComponent j2eeCourse2 = new Course("J2EE课程2", 66);
        CatalogComponent j2eeCourse3 = new Course("J2EE课程3", 77);

        javaCourseCatalog.add(j2eeCourse1);
        javaCourseCatalog.add(j2eeCourse2);
        javaCourseCatalog.add(j2eeCourse3);

        //主目录,既可以添加课程也可以添加目录，把它们视为同一个对象，减少对象使用时的差异
        CatalogComponent mainCourseCatalog = new CourseCatalog("主目录");
        mainCourseCatalog.add(linuxCourse);
        mainCourseCatalog.add(algorithmCourse);
        mainCourseCatalog.add(javaCourseCatalog);
      
        mainCourseCatalog.print();
    }
}
主目录
 Course Name:Linux课程 11.0
 Course Name:算法课程 11.0
 Java课程目录
 Course Name:J2EE课程1 55.0
 Course Name:J2EE课程2 66.0
 Course Name:J2EE课程3 77.0

打印有点问题，主目录是一级目录，java目录是二级目录，打印时候得要进行动态类型判断来打印课程前的空格数。解决方案是在课程目录增加课程等级level属性。

//课程目录类
public class CourseCatalog extends CatalogComponent {
    //目录里有很多课程，课程又是目录组件
    private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<>();
    private String name;
    private Integer level;      //表明目录等级，使用int会用默认值的

  //修改构造方法
    public CourseCatalog(String name, Integer level) {
        this.name = name;
        this.level = level;
    }
    @Override
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.add(catalogComponent);
    }
    @Override
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.remove(catalogComponent);
    }
//修改打印方法
    @Override
    public void print() {
        System.out.println(this.name);
        for (CatalogComponent item : items) {
            if (this.level != null) {
                for (int i = 0; i < this.level; i++) {
                    System.out.print(" ");
                }
            }
            item.print();
        }
    }
}
//Test打印结果
主目录
 Course Name:Linux课程 11.0
 Course Name:算法课程 11.0
 Java课程目录
  Course Name:J2EE课程1 55.0
  Course Name:J2EE课程2 66.0
  Course Name:J2EE课程3 77.0