組合多個對象形成樹形結構以表示具有“整體—部分”關系的層次結構。組合模式對單個對象(即葉子對象)和組合對象(即容器對象)的使用具有一致性,組合模式又可以稱為“整體—部分”(Part-Whole)模式
類型
結構型
簡介
- 組合模式的關鍵是定義了一個抽象構件類,它既可以代表葉子,又可以代表容器,而客戶端針對該抽象構件類進行編程,無須知道它到底表示的是葉子還是容器,可以對其進行統一處理。
- 同時容器對象與抽象構件類之間還建立一個聚合關聯關系,在容器對象中既可以包含葉子,也可以包含容器,以此實現遞歸組合,形成一個樹形結構。
參與者
- Component(抽象構件):它可以是接口或抽象類,為葉子構件和容器構件對象聲明接口,在該角色中可以包含所有子類共有行為的聲明和實現。在抽象構件中定義了訪問及管理它的子構件的方法,如增加子構件、刪除子構件、獲取子構件等。
- Leaf(葉子構件):它在組合結構中表示葉子節點對象,葉子節點沒有子節點,它實現了在抽象構件中定義的行為。對于那些訪問及管理子構件的方法,可以通過異常等方式進行處理。
- Composite(容器構件):它在組合結構中表示容器節點對象,容器節點包含子節點,其子節點可以是葉子節點,也可以是容器節點,它提供一個集合用于存儲子節點,實現了在抽象構件中定義的行為,包括那些訪問及管理子構件的方法,在其業務方法中可以遞歸調用其子節點的業務方法。
用法
代碼助記
- 容器構件關聯一個抽象構件List.
- 在葉子構件中實現子構件管理和訪問方法時需要提供異常處理或錯誤提示。
- 在組合模式結構中,由于容器構件中仍然可以包含容器構件,因此在對容器構件進行處理時需要使用遞歸算法,即Composite的行為方法中遍歷調用List中所有行為方法。
兩種模式
透明組合模式
透明組合模式中,抽象構件Component中聲明了所有用于管理成員對象的方法,包括add()、remove()以及getChild()等方法,這樣做的好處是確保所有的構件類都有相同的接口。在客戶端看來,葉子對象與容器對象所提供的方法是一致的,客戶端可以相同地對待所有的對象。透明組合模式也是組合模式的標準形式。
其缺點是不夠安全,因為葉子對象和容器對象在本質上是有區別的。葉子對象不可能有下一個層次的對象,即不可能包含成員對象,因此為其提供add()、remove()以及getChild()等方法是沒有意義的
安全組合模式
安全組合模式中,在抽象構件Component中沒有聲明任何用于管理成員對象的方法,而是在Composite類中聲明并實現這些方法。
缺點是不夠透明,因為葉子構件和容器構件具有不同的方法,且容器構件中那些用于管理成員對象的方法沒有在抽象構件類中定義,因此客戶端不能完全針對抽象編程,必須有區別地對待葉子構件和容器構件。
總結
優點
- 組合模式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,它讓客戶端忽略了層次的差異,方便對整個層次結構進行控制。
- 客戶端可以一致地使用一個組合結構或其中單個對象,不必關心處理的是單個對象還是整個組合結構,簡化了客戶端代碼。
- 在組合模式中增加新的容器構件和葉子構件都很方便,無須對現有類庫進行任何修改,符合“開閉原則”。
- 組合模式為樹形結構的面向對象實現提供了一種靈活的解決方案,通過葉子對象和容器對象的遞歸組合,可以形成復雜的樹形結構,但對樹形結構的控制卻非常簡單。
缺點
在增加新構件時很難對容器中的構件類型進行限制。有時候我們希望一個容器中只能有某些特定類型的對象,例如在某個文件夾中只能包含文本文件,使用組合模式時,不能依賴類型系統來施加這些約束,因為它們都來自于相同的抽象層,在這種情況下,必須通過在運行時進行類型檢查來實現,這個實現過程較為復雜。
適用場景
- 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,客戶端可以一致地對待它們。
- 在一個使用面向對象語言開發的系統中需要處理一個樹形結構。
- 在一個系統中能夠分離出葉子對象和容器對象,而且它們的類型不固定,需要增加一些新的類型。