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组合模式

概念
组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，允许你将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得客户端可以统一对待单个对象和组合对象。

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应用场景

1. 树形结构表示：适用于需要以树形结构表示对象层次的场景，例如文件系统、组织结构图、UI组件树等。
2. 处理部分和整体的一致性：在需要统一处理单个对象和组合对象的情况下，组合模式可以简化客户端代码，因为客户端无需关心处理的对象是单个还是组合对象。
3. 递归操作：适用于需要对树形结构中的所有节点进行递归操作的场景，例如遍历整个树形结构、计算总值、查找等。

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注意点

• 透明性与安全性权衡：组合模式有两种实现方式，透明组合和安全组合。透明组合允许所有组件具有相同接口，操作更统一，但会有不适用的操作（如对叶子节点调用添加子节点的操作）。安全组合则为叶子和组合节点提供不同接口，但操作灵活性降低。
• 性能问题：由于组合模式需要递归地处理整个树形结构，因此在大规模树形结构中可能存在性能问题。
• 节点间的职责分配：确保合理分配叶子节点和组合节点的职责，避免职责不明确。

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核心要素

1. Component（抽象构件）：定义叶子节点和组合节点的共同接口。
2. Leaf（叶子节点）：表示树形结构的基本元素，不包含子节点。
3. Composite（组合节点）：表示有子节点的复杂元素，包含添加、删除和遍历子节点的功能。
4. 统一处理：客户端可以统一处理单个对象和组合对象。

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Java代码完整示例

// 抽象构件
interface Component {void operation();
}// 叶子节点
class Leaf implements Component {private String name;public Leaf(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void operation() {System.out.println("叶子 " + name + " 被访问");}
}// 组合节点
class Composite implements Component {private List<Component> children = new ArrayList<>();public void add(Component component) {children.add(component);}public void remove(Component component) {children.remove(component);}public Component getChild(int i) {return children.get(i);}@Overridepublic void operation() {System.out.println("组合节点被访问");for (Component child : children) {child.operation();}}
}// 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {// 创建叶子节点Leaf leaf1 = new Leaf("1");Leaf leaf2 = new Leaf("2");Leaf leaf3 = new Leaf("3");// 创建组合节点Composite composite = new Composite();composite.add(leaf1);composite.add(leaf2);Composite root = new Composite();root.add(composite);root.add(leaf3);// 统一调用组合结构root.operation();}
}

输出：

组合节点被访问
组合节点被访问
叶子 1 被访问
叶子 2 被访问
叶子 3 被访问

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各种变形用法完整示例

1. 透明组合模式
   在这种实现方式中，叶子和组合节点共享相同的接口，客户端可以透明地使用组合和叶子对象。

   代码示例：

   // 抽象构件（透明组合）
   interface Component {void operation();void add(Component component);void remove(Component component);Component getChild(int i);
   }// 叶子节点（透明组合）
   class Leaf implements Component {private String name;public Leaf(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void operation() {System.out.println("叶子 " + name + " 被访问");}@Overridepublic void add(Component component) {throw new UnsupportedOperationException("叶子节点不支持添加操作");}@Overridepublic void remove(Component component) {throw new UnsupportedOperationException("叶子节点不支持删除操作");}@Overridepublic Component getChild(int i) {throw new UnsupportedOperationException("叶子节点没有子节点");}
   }// 组合节点（透明组合）
   class Composite implements Component {private List<Component> children = new ArrayList<>();@Overridepublic void operation() {System.out.println("组合节点被访问");for (Component child : children) {child.operation();}}@Overridepublic void add(Component component) {children.add(component);}@Overridepublic void remove(Component component) {children.remove(component);}@Overridepublic Component getChild(int i) {return children.get(i);}
   }// 客户端
   public class ClientTransparentComposite {public static void main(String[] args) {Component leaf1 = new Leaf("1");Component leaf2 = new Leaf("2");Component leaf3 = new Leaf("3");Composite composite = new Composite();composite.add(leaf1);composite.add(leaf2);Composite root = new Composite();root.add(composite);root.add(leaf3);root.operation();}
   }
   

2. 安全组合模式
   在安全组合模式下，叶子节点和组合节点有各自不同的接口，避免了客户端对叶子节点调用不适用的操作。

   代码示例：

   // 抽象构件
   interface Component {void operation();
   }// 叶子节点（安全组合）
   class Leaf implements Component {private String name;public Leaf(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void operation() {System.out.println("叶子 " + name + " 被访问");}
   }// 组合节点（安全组合）
   class Composite implements Component {private List<Component> children = new ArrayList<>();public void add(Component component) {children.add(component);}public void remove(Component component) {children.remove(component);}public Component getChild(int i) {return children.get(i);}@Overridepublic void operation() {System.out.println("组合节点被访问");for (Component child : children) {child.operation();}}
   }// 客户端
   public class ClientSafeComposite {public static void main(String[] args) {Leaf leaf1 = new Leaf("1");Leaf leaf2 = new Leaf("2");Leaf leaf3 = new Leaf("3");Composite composite = new Composite();composite.add(leaf1);composite.add(leaf2);Composite root = new Composite();root.add(composite);root.add(leaf3);root.operation();}
   }
   

3. 组合模式与职责链模式结合
   组合模式与职责链模式可以结合使用，使得组合结构的每个节点都有机会处理请求。

   代码示例：

   // 抽象构件
   interface Component {void operation();void setNext(Component next);
   }// 叶子节点（与职责链模式结合）
   class Leaf implements Component {private String name;private Component next;public Leaf(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void operation() {System.out.println("叶子 " + name + " 被访问");if (next != null) {next.operation();}}@Overridepublic void setNext(Component next) {this.next = next;}
   }// 组合节点
   class Composite implements Component {private List<Component> children = new ArrayList<>();private Component next;public void add(Component component) {children.add(component);}@Overridepublic void operation() {System.out.println("组合节点被访问");for (Component child : children) {child.operation();}if (next != null) {next.operation();}}@Overridepublic void setNext(Component next) {this.next = next;}
   }// 客户端
   public class ClientChainComposite {public static void main(String[] args) {Leaf leaf1 = new Leaf("1");Leaf leaf2 = new Leaf("2");Composite composite = new Composite();composite.add(leaf1);composite.add(leaf2);Leaf leaf3 = new Leaf("3");composite.setNext(leaf3);composite.operation();}
   }
   

这些示例展示了组合模式的基本用法及其多种变形。