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津津乐道设计模式 - 组合模式详解

什么是组合模式
组合模式适用场景
生活场景
代码案例
组合模式的优缺点
结语

什么是组合模式

组合模式是一种结构型设计模式，它允许将对象组合成树形结构以表示“整体-部分”的层次关系。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性，可以用统一的方式处理它们

组合模式由以下几个角色组成：

组件（Component）：定义了组合对象和叶子对象的共有方法和属性，并且可以为子对象提供默认的实现。它可以是抽象类或接口。

叶子（Leaf）：表示组合中的叶子对象，没有子对象。

组合（Composite）：表示组合中的组合对象，可以包含子对象。它实现了组件的方法，并在需要的情况下调用子对象的方法。

客户端（Client）：通过组合模式的接口来操作组合对象和叶子对象。

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组合模式适用场景

当需要表示对象的部分-整体层次结构，并希望以统一的方式处理整体和部分时，可以使用组合模式。例如，文件系统中的目录和文件的层次结构。
当希望客户端忽略组合对象和叶子对象的区别，统一地对待它们时，可以使用组合模式。客户端不需要知道当前操作的是组合对象还是叶子对象，只需要调用统一的接口即可。
当希望对组合对象和叶子对象进行增加、删除、遍历等操作时，可以使用组合模式。组合模式使得对整个树形结构的操作更加简单和灵活。

需要注意的是，组合模式并不是为了解决对象的层次关系而存在的，而是通过将对象组合成树形结构来统一处理整体和部分的关系。在应用组合模式时，需要合理划分组合对象和叶子对象，并确保它们之间的接口和行为一致性，以达到更好的扩展性和灵活性。

生活场景

在餐厅中，菜单通常是由多个菜品组成的。我们可以将菜单系统抽象为一个树形结构，其中树的节点表示菜单或菜品分类，而叶子节点表示具体的菜品。

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餐厅的菜单系统中可能包含以下节点和叶子节点：

菜单节点（Menu）：表示一个完整的菜单，可能包含多个菜品或菜单分类

菜单分类节点（Menu Category）：表示菜单中的分类，如主菜、甜点、饮品等。这个节点可以包含多个叶子节点和子菜单节点

菜品节点（Dish）：表示具体的菜品，包含菜品的名称、描述和价格等信息

通过组合模式，我们可以使用统一的接口来操作菜单系统。无论是获取整个菜单，还是获取某个分类下的菜品，我们都可以使用相同的方式来处理整体和部分。

例如，我们可以调用菜单节点的方法来获取整个菜单的内容，并在其中递归调用子菜单节点的方法来获取菜单分类下的具体菜品。同样地，我们也可以调用菜单分类节点的方法来获取该分类下的菜品列表。

组合模式的好处在于，我们可以方便地对菜单系统进行扩展和修改，无需改变客户端的代码。例如，如果菜单中新增了一个新的菜品分类，我们只需要添加一个新的菜单分类节点即可，而不会影响到其他部分。

总而言之，组合模式可以让我们以统一的方式处理菜单系统中的整体和部分，提供了更好的扩展性和灵活性。

代码案例

首先，我们定义一个抽象的组件接口 MenuComponent，表示菜单系统中的组件（菜单、菜单分类和菜品）：

public interface MenuComponent {
    void display();
}

然后，我们创建具体的菜单节点类 Menu，表示一个完整的菜单：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Menu implements MenuComponent {
    private String name;
    private List<MenuComponent> components;

    public Menu(String name) {
        this.name = name;
        this.components = new ArrayList<>();
    }

    public void addComponent(MenuComponent component) {
        components.add(component);
    }

    public void removeComponent(MenuComponent component) {
        components.remove(component);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("菜单：" + name);
        System.out.println("--------------------");
        for (MenuComponent component : components) {
            component.display();
            System.out.println();
        }
    }
}

接下来，我们创建菜单分类节点类 MenuCategory，表示菜单中的分类：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MenuCategory implements MenuComponent {
    private String name;
    private List<MenuComponent> components;

    public MenuCategory(String name) {
        this.name = name;
        this.components = new ArrayList<>();
    }

    public void addComponent(MenuComponent component) {
        components.add(component);
    }

    public void removeComponent(MenuComponent component) {
        components.remove(component);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("菜单分类：" + name);
        System.out.println("*******************");
        for (MenuComponent component : components) {
            component.display();
        }
    }
}

最后，我们创建菜品节点类 Dish，表示具体的菜品：

public class Dish implements MenuComponent {
    private String name;
    private String description;
    private double price;

    public Dish(String name, String description, double price) {
        this.name = name;
        this.description = description;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("菜品：" + name);
        System.out.println("描述：" + description);
        System.out.println("价格：" + price + "元");
    }
}

现在，我们可以在客户端代码中使用组合模式来操作菜单系统：

public class CombinationPatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建菜单
        Menu menu = new Menu("餐厅菜单");

        // 创建菜单分类
        MenuCategory mainCourse = new MenuCategory("主菜");
        MenuCategory dessert = new MenuCategory("甜点");

        // 创建具体菜品
        Dish steak = new Dish("牛排", "美味的牛排", 50.0);
        Dish pasta = new Dish("意大利面", "经典的意式面食", 30.0);
        Dish cake = new Dish("蛋糕", "甜甜的蛋糕", 20.0);

        // 将菜品添加到相应的菜单分类中
        mainCourse.addComponent(steak);
        mainCourse.addComponent(pasta);
        dessert.addComponent(cake);

        // 将菜单分类添加到菜单中
        menu.addComponent(mainCourse);
        menu.addComponent(dessert);

        // 显示整个菜单
        menu.display();
    }
}