组合模式
模式定义
组合模式将对象组合成树，来表现“整体/部分”的层次（树形）结构。组合模式能让客户端以一致的方式处理个别对象以及对象的组合。该模式牺牲了SIP原则来换取操作透明性。组合模式在GOF95中分类为结构型模式。
模式结构与说明
- 客户端使用Component接口操作组合中的对象
- Component定义了组合中所有对象的一致性接口（违反了父类只应当定义对子类有意义的接口这一设计原则）
- Composite有持有多个Component的引用，一般用集合表示。这些Component中可能仍然包含Composite
- 子节点可以持有父节点的引用，以便简化操作，例如删除自己
- 不管是Composite还是Leaf都可以通过operation()进行一致性操作，对客户端来说，这种操作具有透明性
- 对SIP原则的违反：Component一方面需要管理树形层次结构，一方面需要执行组件的增删查操作
组合模式的结构可以是递归的，组合模式具有两种组件，统称为节点（Node），其中不带子元素的节点称为叶子节点（Leaf），带子元素的则称为组合（Composite）。
组合模式牵涉到安全性与透明性的权衡问题：
- 安全性：从Client的角度来看更安全，不容易发生误操作，能访问的方法都是支持的功能。这需要把接口尽可能的下降到Leaf或者Composite中
- 透明性：从Client的角度来看，不需要区分Composite和Leaf。这需要把接口往Component中提升
这两者是冲突的，一般组合模式的实现，倾向于保证透明性，因为这是组合模式本身需要达到的效果。
应用举例
绿湾国际餐厅提供种类繁多的饮食，例如水产类、甜品类、饮料类，其中水产类还分为海鲜类、河鲜类。每种餐品都会标出是否素食、是否冷盘、口味等信息。为了便于客人快速的筛选产品，我们决定基于组合模式与迭代器模式来开发一个快速选菜程序。
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/** * 菜单和菜单项的公共接口 */ public abstract class MenuComponent implements Iterable<MenuComponent> { /*操作都缺省适配为“不支持”，因为菜单和菜单项的本质差异 */ public void add( MenuComponent component ) { throw new UnsupportedOperationException(); } public void remove( MenuComponent component ) { throw new UnsupportedOperationException(); } public MenuComponent getChild( int index ) { throw new UnsupportedOperationException(); } public String getName() { throw new UnsupportedOperationException(); } public String getDescription() { throw new UnsupportedOperationException(); } public boolean isVegetarian() { throw new UnsupportedOperationException(); } public double getPrice() { throw new UnsupportedOperationException(); } } /** * 菜单项 * */ public class MenuItem extends MenuComponent { private String name; private String description; private boolean vegetarian; private double price; public Iterator<MenuComponent> iterator() { return new NullIterator(); } } /** * 菜单 */ public class Menu extends MenuComponent { private String name; private String description; private List<MenuComponent> menuComponents; public Iterator<MenuComponent> iterator() { return new ComponentIterator( menuComponents.iterator() ); } } /** * 菜单的迭代器，总是返回菜单本身，再依次迭代其子菜单/项 * @author WangZhen * */ public class ComponentIterator implements Iterator<MenuComponent> { private Stack<Iterator<MenuComponent>> stack = new Stack<Iterator<MenuComponent>>(); public ComponentIterator( Iterator<MenuComponent> iterator ) { stack.push( iterator ); //底层组合迭代器压在栈底 } public boolean hasNext() { if ( stack.isEmpty() ) { return false; } else { Iterator<MenuComponent> it = stack.peek(); if ( !it.hasNext() ) { stack.pop(); return hasNext(); //如果暂定迭代器空了，那么弹出并遍历下一个迭代器 } else { return true; } } } public MenuComponent next() { if ( hasNext() ) { Iterator<MenuComponent> it = stack.peek(); MenuComponent comp = it.next(); if ( comp instanceof Menu ) { stack.push( comp.iterator() ); //如果当前迭代项是Composite，那么压栈，紧接着遍历它 } return comp; } else { return null; } } public void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); } } /** * 避免要求客户端代码采用if-else语句进行Null判断，进一步增强操作一致性 * */ public class NullIterator implements Iterator<MenuComponent> { public boolean hasNext() { return false; } public MenuComponent next() { return null; } public void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); } } //测试代码 public static void main( String[] args ) { for ( MenuComponent comp : menu ) { //挑选出所有素食 if ( comp.isVegetarian() ) System.out.println( comp.getName() ); } } |
经典应用
UI框架中的组件层次
组合模式在UI框架中被大量的使用，例如Java中AWT的组件类层次结构如下：
其中Component是所有UI控件的超类，而Container则相当于Composite角色，一个Container中可以包含多种控件，包括其它Container。
ExtJS的组件框架的也包含组件模式的应用：
ExtJS中的CompositeElement
Ext.dom.CompositeElement实现了组合模式的变体，它虽然不支持树状结构，但是为Composite角色和Leaf角色提供了一致的接口：
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//select方法返回CompositeElement var els = Ext.select("#some-el div.some-class", true); els.setWidth(100); //对组合设置宽度，相当于对所有元素设置宽度 els.hide(true); //设置所有元素的隐藏属性 els.setWidth(100).hide(true); //链式调用 |
在ExtJS中类似的组合模式还有Ext.fx.target.CompositeSprite、Ext.fx.target.CompositeElement等。
模式演变
- 与迭代器模式联用，用来遍历整个Component树
- 与访问者模式联用，可以把分散在Composite和Leaf类中的操作抽取出来，转移到访问者中
- 与职责链模式联用，可以方便的把职责分配到树节点上
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