設計模式讀書筆記-----組合模式

      我們對於這個圖片肯定會非常熟悉，這兩幅圖片我們都可以看做是一個文件結構，對於這樣的結構我們稱之為樹形結構。在數據結構中我們了解到可以通過調用某個方法來遍歷整個樹，當我們找到某個葉子節點后，就可以對葉子節點進行相關的操作。我們可以將這顆樹理解成一個大的容器，容器里面包含很多的成員對象，這些成員對象即可是容器對象也可以是葉子對象。但是由於容器對象和葉子對象在功能上面的區別，使得我們在使用的過程中必須要區分容器對象和葉子對象，但是這樣就會給客戶帶來不必要的麻煩，作為客戶而已，它始終希望能夠一致的對待容器對象和葉子對象。這就是組合模式的設計動機：組合模式定義了如何將容器對象和葉子對象進行遞歸組合，使得客戶在使用的過程中無須進行區分，可以對他們進行一致的處理。

一、 模式定義

      組合模式組合多個對象形成樹形結構以表示“整體-部分”的結構層次。

      組合模式對單個對象(葉子對象)和組合對象(組合對象)具有一致性，它將對象組織到樹結構中，可以用來描述整體與部分的關系。同時它也模糊了簡單元素(葉子對象)和復雜元素(容器對象)的概念，使得客戶能夠像處理簡單元素一樣來處理復雜元素，從而使客戶程序能夠與復雜元素的內部結構解耦。

      上面的圖展示了計算機的文件系統，文件系統由文件和目錄組成，目錄下面也可以包含文件或者目錄，計算機的文件系統是用遞歸結構來進行組織的，對於這樣的數據結構是非常適用使用組合模式的。

      在使用組合模式中需要注意一點也是組合模式最關鍵的地方：葉子對象和組合對象實現相同的接口。這就是組合模式能夠將葉子節點和對象節點進行一致處理的原因。

二、 模式結構

      組合模式主要包含如下幾個角色：

      1.Component ：組合中的對象聲明接口，在適當的情況下，實現所有類共有接口的默認行為。聲明一個接口用於訪問和管理Component子部件。
2.Leaf：葉子對象。葉子結點沒有子結點。
3.Composite：容器對象，定義有枝節點行為，用來存儲子部件，在Component接口中實現與子部件有關操作，如增加(add)和刪除(remove)等。

      從模式結構中我們看出了葉子節點和容器對象都實現Component接口，這也是能夠將葉子對象和容器對象一致對待的關鍵所在。

三、 模式實現

      在文件系統中，可能存在很多種格式的文件，如果圖片，文本文件、視頻文件等等，這些不同的格式文件的瀏覽方式都不同，同時對文件夾的瀏覽就是對文件夾中文件的瀏覽，但是對於客戶而言都是瀏覽文件，兩者之間不存在什么差別，現在只用組合模式來模擬瀏覽文件。UML結構圖：

      首先是文件類：File.java

public abstract class File {
    String name;
    
    public File(String name){
        this.name = name;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public abstract void display();
}

      然后是文件夾類：Folder.java，該類包含對文件的增加、刪除和瀏覽三個方法

public class Folder extends File{
    private List<File> files;
    
    public Folder(String name){
        super(name);
        files = new ArrayList<File>();
    }
    
    /**
     * 瀏覽文件夾中的文件
     */
    public void display() {
        for(File file : files){
            file.display();
        }
    }
    
    /**
     * @desc 向文件夾中添加文件
     * @param file
     * @return void
     */
    public void add(File file){
        files.add(file);
    }
    
    /**
     * @desc 從文件夾中刪除文件
     * @param file
     * @return void
     */
    public void remove(File file){
        files.remove(file);
    }
}

      然后是三個文件類：TextFile.java、ImageFile.java、VideoFile.java

      TextFile.java

public class TextFile extends File{

    public TextFile(String name) {
        super(name);
    }

    public void display() {
        System.out.println("這是文本文件，文件名：" + super.getName());
    }
    
}

      ImageFile.java

public class ImagerFile extends File{

    public ImagerFile(String name) {
        super(name);
    }

    public void display() {
        System.out.println("這是圖像文件，文件名：" + super.getName());
    }

}

      VideoFile.java

public class VideoFile extends File{

    public VideoFile(String name) {
        super(name);
    }

    public void display() {
        System.out.println("這是影像文件，文件名：" + super.getName());
    }

}

      最后是客戶端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 我們先建立一個這樣的文件系統
         *                  總文件
         *                  
         *   a.txt    b.jpg                   c文件夾              
         *                      c_1.text  c_1.rmvb    c_1.jpg   
         *                                                       
         */ 
        //總文件夾
        Folder zwjj = new Folder("總文件夾");
        //向總文件夾中放入三個文件：1.txt、2.jpg、1文件夾
        TextFile aText= new TextFile("a.txt");
        ImagerFile bImager = new ImagerFile("b.jpg");
        Folder cFolder = new Folder("C文件夾");
        
        zwjj.add(aText);
        zwjj.add(bImager);
        zwjj.add(cFolder);
        
        //向C文件夾中添加文件：c_1.txt、c_1.rmvb、c_1.jpg 
        TextFile cText = new TextFile("c_1.txt");
        ImagerFile cImage = new ImagerFile("c_1.jpg");
        VideoFile cVideo = new VideoFile("c_1.rmvb");
        
        cFolder.add(cText);
        cFolder.add(cImage);
        cFolder.add(cVideo);
        
        //遍歷C文件夾
        cFolder.display();
        //將c_1.txt刪除
        cFolder.remove(cText);
        System.out.println("-----------------------");
        cFolder.display();
    }
}

      運行結果

四、 模式優缺點

優點

      1、可以清楚地定義分層次的復雜對象，表示對象的全部或部分層次，使得增加新構件也更容易。

      2、客戶端調用簡單，客戶端可以一致的使用組合結構或其中單個對象。

      3、定義了包含葉子對象和容器對象的類層次結構，葉子對象可以被組合成更復雜的容器對象，而這個容器對象又可以被組合，這樣不斷遞歸下去，可以形成復雜的樹形結構。

      4、更容易在組合體內加入對象構件，客戶端不必因為加入了新的對象構件而更改原有代碼。

缺點

      1、使設計變得更加抽象，對象的業務規則如果很復雜，則實現組合模式具有很大挑戰性，而且不是所有的方法都與葉子對象子類都有關聯

五、 模式適用場景

      1、需要表示一個對象整體或部分層次，在具有整體和部分的層次結構中，希望通過一種方式忽略整體與部分的差異，可以一致地對待它們。

      2、讓客戶能夠忽略不同對象層次的變化，客戶端可以針對抽象構件編程，無須關心對象層次結構的細節。

六、 模式總結

      1、 組合模式用於將多個對象組合成樹形結構以表示“整體-部分”的結構層次。組合模式對單個對象（葉子對象）和組合對象（容器對象）的使用具有一致性。

      2、 組合對象的關鍵在於它定義了一個抽象構建類，它既可表示葉子對象，也可表示容器對象，客戶僅僅需要針對這個抽象構建進行編程，無須知道他是葉子對象還是容器對象，都是一致對待。

      3、 組合模式雖然能夠非常好地處理層次結構，也使得客戶端程序變得簡單，但是它也使得設計變得更加抽象，而且也很難對容器中的構件類型進行限制，這會導致在增加新的構件時會產生一些問題。