详细总结Java组合模式

什么是组合模式？

组合模式是一种结构型设计模式，允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次关系。组合能让客户端以一致的方式处理个别对象以及对象组合。

组合模式涉及到两种类型的对象：一种是组合对象，包含其他对象，可以是组合对象或者叶子对象；另一种是叶子对象，不包含其他对象。

组合模式的结构

组合模式包含以下几个角色:

• 组件（Component）：组合中的对象声明接口，在适当情况下，实现所有类共有接口的默认行为。声明一个接口用于访问和管理 Component 子部件。

• 叶子节点（Leaf）：在组合中表示子节点对象，叶子节点没有子节点。

• 分支节点（Composite）：组合中表示有子节点的节点对象。通常会存储子节点。

组合模式示例

下面通过一个示例来说明组合模式的使用。

假设我们有一个电商网站需要显示商品的相关信息，商品存在多级分类，每个分类可能包含多个子分类或者商品，这就可以使用组合模式进行展示。

假设有如下的商品分类结构：

电子产品
    手机
        小米
        华为
    电脑
        笔记本
        台式机

使用组合模式进行对商品分类结构进行表示，代码如下：

public abstract class Category {
    protected String name;
    protected List<Category> children = new ArrayList<>();

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public void addChild(Category category) {
        children.add(category);
    }

    public void removeChild(Category category) {
        children.remove(category);
    }

    public Category getChild(int index) {
        return children.get(index);
    }

    public abstract void display();
}

public class ProductCategory extends Category {

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(this.name);
        for (Category category : children) {
            category.display();
        }
    }
}

public class Product extends Category {

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

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(this.name);
    }
}

使用上述代码，我们可以很方便的对商品分类结构进行组织，并且通过display()方法进行展示。

使用下面的代码可以测试上述实现：

public static void main(String[] args) {
    Category root = new ProductCategory("电子产品");

    Category mobiles = new ProductCategory("手机");
    mobiles.addChild(new Product("小米"));
    mobiles.addChild(new Product("华为"));

    Category computers = new ProductCategory("电脑");
    computers.addChild(new Product("笔记本"));
    computers.addChild(new Product("台式机"));

    root.addChild(mobiles);
    root.addChild(computers);

    root.display();
}

运行上述代码结果如下：

电子产品
手机
小米
华为
电脑
笔记本
台式机

组合模式的优缺点

组合模式的主要优点有：

• 定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构。
• 简化了客户端代码，客户端可以一致地使用组合对象和叶子对象。
• 更容易在组合体内加入对象部件。

组合模式的主要缺点有：

• 设计较复杂，理解难度较大。
• 实现比较复杂，需要注意避免出现循环调用。
• 开销比较大，因为需要需要递归遍历所有节点。

总结

组合模式可以用于构建树状结构，能够方便地对整体和局部进行操作。它可以简化客户端代码，让代码更加简洁和优雅。除了上述的示例之外，组合模式还可以应用于很多场景，例如文件夹管理、菜单管理等等。