设计模式（九）：组合模式

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这篇文章是设计模式系列文章的第九篇：组合模式

设计模式系列前几篇没看的可以点击对应的文章快速查看

设计模式（一）：单例模式

设计模式（二）：工厂模式

设计模式（三）：生成器模式

设计模式（四）：原型模式

设计模式（五）：适配器模式

设计模式（六）：装饰器模式

设计模式（七）：桥接模式

设计模式（八）：代理模式

正文

我们还是老规矩，用一个具体案例开始我们的设计模式之旅

假如有一个公司，要统计这个公司里所有员工的年龄总和

我们先来看一下公司的人员组成结构

部门A下面有两个员工和一个部门B。部门B下面有两个员工

图中画的只有两个部门，每个部门下两个员工。实际情况是一个公司有很多部门，每个部门下有很多员工

想象一下，如果让某个人去统计全公司所有人的年龄的话，那对这个人来说工作量太大了

我们可以采取这样的方式，让每个部门去统计各自部门下的员工年龄的总和，然后再一层一层往上汇报

比如，部门B先统计它部门下员工的年龄总和上报给部门A；部门A再统计它部门下的直属员工的年龄加上部门B的员工年龄，汇总以后再向上汇报

根据以上思路可以抽象出我们的代码结构

一个公司接口类 Company，里面定义一个 getAge() 方法，用来获取员工年龄

然后是员工类 Employee 和部门类 Department，分别实现公司接口类，然后重写 getAge() 方法

下面开始写代码

首先是公司接口类

public interface Company { int getAge(); } 

员工类，这里只放员工A1的代码实现，其他员工的代码和这个一样

public class EmployeeA1 implements Company { private int age; public EmployeeA1(int age) { this.age = age; } @Override public int getAge() { return this.age; } } 

部门类，这里只放部门A的代码实现，部门B和这个一样

public class DepartmentA implements Company { private List<Company> list = new ArrayList<>(); private String name; public void add(Company company) { list.add(company); } @Override public int getAge() { // 统计部门下所有员工的年龄总和 int age = 0; for (Company company : list) { age = age + company.getAge(); } return age; } } 

在客户端调用之前要把公司的人员结构和年龄设置好

public static Company getCompany() { EmployeeA1 employeeA1 = new EmployeeA1(25); // 部门A下的1号员工 EmployeeA2 employeeA2 = new EmployeeA2(26); // 部门A下的2号员工 EmployeeB1 employeeB1= new EmployeeB1(30); // 部门B下的1号员工 EmployeeB2 employeeB2= new EmployeeB2(30); // 部门B下的2号员工 DepartmentB departmentB = new DepartmentB(); // 组装部门B departmentB.add(employeeB1); departmentB.add(employeeB2); DepartmentA departmentA = new DepartmentA(); // 组装部门A departmentA.add(employeeA1); departmentA.add(employeeA2); departmentA.add(departmentB);// 部门B也属于部门A return departmentA; } 

下面开始统计公司员工的年龄

Company company = getCompany(); // 获取公司的人员架构 System.out.println(company.getAge()); // 统计年龄 

最后输出的结果是 111，公司员工的年龄总和就统计出来了

其实，这就是组合模式一个具体实现

组合模式基本介绍

组合模式在特定场景下还是比较实用的，在创建型模式、结构型模式和行为型模式分类中，组合模式归属于结构型模式

组合模式也叫部分-整体模式、合成模式或对象树

如果要实现的功能的结构可以被抽象成树状结构，就非常适合使用组合模式

在我们上文例子中，员工就是树状结构的叶子节点，部门就是树状结构的树枝节点

组合模式的结构如下图

组合模式的实现方式主要分为三步

1. 定义一个接口，并在接口中定义要实现的功能
2. 叶子节点实现这个接口，并重写接口中的方法
3. 树枝节点中有一个集合或者数组，可以对接口对象进行管理。同时，树枝节点还要实现这个接口，在重写接口的方法时可以循环集合或数组得到接口对象，并对其进行调用

通用模式和安全模式

组合模式又分为通用模式和安全模式，上文中使用的是安全模式

从它们的结构图可以看出它们的区别

图中标黄的部分就是透明模式和安全模式的主要区别

透明模式中，顶级类一般是抽象类，会定义所有的方法，通用的业务逻辑也会在这里面进行实现

在叶子节点或树枝节点中，根据自己的需要重写对应的方法

在叶子节点中，一般不会重写 add() 或 remove()方法，这些方法往往都是空实现

调用者对叶子节点调用add() 或 remove()方法时会出现运行异常，比较不安全

安全模式就不会出现这样的问题，因为在安全模式中 add() 或 remove() 这一类对集合操作的方法都只会出现在树枝节点中，叶子节点没有这一类的方法

安全模式也有一定的缺点，没有把对象的所有行为抽象到接口类中，不符合依赖倒置原则。后续如果出现业务变动，会引起一系列的改变，不利于程序的扩展

组合模式优点

调用者调用简单，不管针对叶子节点还是树枝节点，调用者的调用逻辑是一样的

方便扩展，无论是新增叶子节点还是树枝节点，都可以很方便的扩展

组合模式缺点

对于跨度较大或很复杂的功能，进行树状结构抽象时会比较困难。对应的，在代码实现后，代码的理解成本也会比较高

在透明模式下，可能会出现运行异常

适用场景

如果要实现的核心功能可以抽象为树状结构，那么就该首先考虑使用组合模式

如果希望调用者，在针对叶子节点和树枝节点的调用逻辑上保持一致，可以考虑使用组合模式

与其他模式关系

• 与装饰器模式对比

组合模式和装饰器模式类似，都是利用递归的方式来生成N多个对象

不同的是，装饰器模式的子类结构相同。而组合模式的子类分为叶子节点和树枝节点

装饰器模式为原对象增加了额外的功能，组合模式仅仅是对原对象进行的组合调用

装饰器模式回顾：设计模式（六）：装饰器模式

• 与其他模式对比

在设计模式中，有很多模式都和组合模式类似，都是将一部分工作委派给一个子类对象。

比如，组合模式中的树枝节点，生成器模式中的导演类，适配器模式中适配对象等

区别在于，子类对象要实现的功能是不一样的

最后还是那句话，设计模式不是万能的，只有合理利用设计模式才能写出合理的代码

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