组合模式
亦称： 对象树、Object Tree、Composite
💬 意图
组合模式是一种结构型设计模式，你可以使用它将对象组合成树状结构，并且能像使用独立对象一样使用它们。
☹️ 问题
如果应用的核心模型能用树状结构表示，在应用中使用组合模式才有价值。
例如，你有两类对象：
产品和盒子。一个盒子中可以包含多个产品或者几个较小的盒子。 这些小盒子中同样可以包含一些产品或更小的盒子，以此类推。假设你希望在这些类的基础上开发一个定购系统。订单中可以包含无包装的简单产品，也可以包含装满产品的盒子……以及其他盒子。此时你会如何计算每张订单的总价格呢？
你可以尝试直接计算：打开所有盒子，找到每件产品，然后计算总价。这在真实世界中或许可行，但在程序中，你并不能简单地使用循环语句来完成该工作。你必须事先知道所有
产品和盒子的类别，所有盒子的嵌套层数以及其他繁杂的细节信息。因此，直接计算极不方便，甚至完全不可行。🙂 解决方案
组合模式建议使用一个通用接口来与
产品和盒子进行交互，并且在该接口中声明一个计算总价的方法。那么方法该如何设计呢？对于一个产品，该方法直接返回其价格；对于一个盒子，该方法遍历盒子中的所有项目，询问每个项目的价格，然后返回该盒子的总价格。如果其中某个项目是小一号的盒子，那么当前盒子也会遍历其中的所有项目，以此类推，直到计算出所有内部组成部分的价格。你甚至可以在盒子的最终价格中增加额外费用，作为该盒子的包装费用。
该方式的最大优点在于你无需了解构成树状结构的对象的具体类。你也无需了解对象是简单的产品还是复杂的盒子。你只需调用通用接口以相同的方式对其进行处理即可。当你调用该方法后，对象会将请求沿着树结构传递下去。
🚗 真实世界类比
大部分国家的军队都采用层次结构管理。每支部队包括几个师，师由旅构成，旅由团构成，团可以继续划分为排。最后，每个排由一小队实实在在的士兵组成。军事命令由最高层下达，通过每个层级传递，直到每位士兵都知道自己应该服从的命令。
🏛️ 组合模式结构
- 组件 （Component） 接口描述了树中简单项目和复杂项目所共有的操作。
- 叶节点 （Leaf） 是树的基本结构，它不包含子项目。
一般情况下，叶节点最终会完成大部分的实际工作，因为它们无法将工作指派给其他部分。
- 容器 （Container）——又名 “组合（Composite）”，是包含叶节点或其他容器等子项目的单位。容器不知道其子项目所属的具体类，它只通过通用的组件接口与其子项目交互。
容器接收到请求后会将工作分配给自己的子项目，处理中间结果，然后将最终结果返回给客户端。
- 客户端 （Client） 通过组件接口与所有项目交互。因此，客户端能以相同方式与树状结构中的简单或复杂项目交互。
#️⃣ 伪代码
在本例中，我们将借助组合模式帮助你在图形编辑器中实现一系列的几何图形。
组合图形
CompoundGraphic是一个容器，它可以由多个包括容器在内的子图形构成。组合图形与简单图形拥有相同的方法。但是，组合图形自身并不完成具体工作，而是将请求递归地传递给自己的子项目，然后 “汇总” 结果。通过所有图形类所共有的接口，客户端代码可以与所有图形互动。 因此，客户端不知道与其交互的是简单图形还是组合图形。客户端可以与非常复杂的对象结构进行交互，而无需与组成该结构的实体类紧密耦合。
// 组件接口会声明组合中简单和复杂对象的通用操作。 interface Graphic is method move(x, y) method draw() // 叶节点类代表组合的终端对象。叶节点对象中不能包含任何子对象。叶节点对象 // 通常会完成实际的工作，组合对象则仅会将工作委派给自己的子部件。 class Dot implements Graphic is field x, y constructor Dot(x, y) { …… } method move(x, y) is this.x += x, this.y += y method draw() is // 在坐标位置(X,Y)处绘制一个点。 // 所有组件类都可以扩展其他组件。 class Circle extends Dot is field radius constructor Circle(x, y, radius) { …… } method draw() is // 在坐标位置(X,Y)处绘制一个半径为 R 的圆。 // 组合类表示可能包含子项目的复杂组件。组合对象通常会将实际工作委派给子项 // 目，然后“汇总”结果。 class CompoundGraphic implements Graphic is field children: array of Graphic // 组合对象可在其项目列表中添加或移除其他组件（简单的或复杂的皆可）。 method add(child: Graphic) is // 在子项目数组中添加一个子项目。 method remove(child: Graphic) is // 从子项目数组中移除一个子项目。 method move(x, y) is foreach (child in children) do child.move(x, y) // 组合会以特定的方式执行其主要逻辑。它会递归遍历所有子项目，并收集和 // 汇总其结果。由于组合的子项目也会将调用传递给自己的子项目，以此类推， // 最后组合将会完成整个对象树的遍历工作。 method draw() is // 1. 对于每个子部件： // - 绘制该部件。 // - 更新边框坐标。 // 2. 根据边框坐标绘制一个虚线长方形。 // 客户端代码会通过基础接口与所有组件进行交互。这样一来，客户端代码便可同 // 时支持简单叶节点组件和复杂组件。 class ImageEditor is field all: CompoundGraphic method load() is all = new CompoundGraphic() all.add(new Dot(1, 2)) all.add(new Circle(5, 3, 10)) // …… // 将所需组件组合为复杂的组合组件。 method groupSelected(components: array of Graphic) is group = new CompoundGraphic() foreach (component in components) do group.add(component) all.remove(component) all.add(group) // 所有组件都将被绘制。 all.draw()
💡 组合模式适合应用场景
🐞 如果你需要实现树状对象结构，可以使用组合模式。
⚡ 组合模式为你提供了两种共享公共接口的基本元素类型：简单叶节点和复杂容器。容器中可以包含叶节点和其他容器。这使得你可以构建树状嵌套递归对象结构。
🐞 如果你希望客户端代码以相同方式处理简单和复杂元素，可以使用该模式。
⚡ 组合模式中定义的所有元素共用同一个接口。 在这一接口的帮助下， 客户端不必在意其所使用的对象的具体类。
📋 实现方式
- 确保应用的核心模型能够以树状结构表示。尝试将其分解为简单元素和容器。记住，容器必须能够同时包含简单元素和其他容器。
- 声明组件接口及其一系列方法，这些方法对简单和复杂元素都有意义。
- 创建一个叶节点类表示简单元素。程序中可以有多个不同的叶节点类。
- 创建一个容器类表示复杂元素。在该类中，创建一个数组成员变量来存储对于其子元素的引用。该数组必须能够同时保存叶节点和容器，因此请确保将其声明为组合接口类型。实现组件接口方法时，记住容器应该将大部分工作交给其子元素来完成。
- 最后，在容器中定义添加和删除子元素的方法。 记住，这些操作可在组件接口中声明。这将会违反接口隔离原则，因为叶节点类中的这些方法为空。但是，这可以让客户端无差别地访问所有元素，即使是组成树状结构的元素。
⚖️ 组合模式优缺点
✅ 你可以利用多态和递归机制更方便地使用复杂树结构。
✅ 开闭原则：无需更改现有代码，你就可以在应用中添加新元素，使其成为对象树的一部分。
❎ 对于功能差异较大的类，提供公共接口或许会有困难。在特定情况下，你需要过度一般化组件接口，使其变得令人难以理解。
↔️ 与其他模式的关系
- 桥接模式、 状态模式和策略模式 （在某种程度上包括适配器模式） 模式的接口非常相似。 实际上， 它们都基于组合模式——即将工作委派给其他对象， 不过也各自解决了不同的问题。 模式并不只是以特定方式组织代码的配方， 你还可以使用它们来和其他开发者讨论模式所解决的问题。
- 组合和装饰模式的结构图很相似， 因为两者都依赖递归组合来组织无限数量的对象。
装饰类似于组合， 但其只有一个子组件。 此外还有一个明显不同： 装饰为被封装对象添加了额外的职责， 组合仅对其子节点的结果进行了 “求和”。
但是， 模式也可以相互合作： 你可以使用装饰来扩展组合树中特定对象的行为。