Java设计模式---组合模式

一、组合模式定义

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies. Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.

如上图所示（截取自《Head First Design Patterns》一书），主要包括三个部分：

1. Component抽象组件。定义参加组合对象的共有方法和属性，可以定义一些默认的函数或属性。

2. Leaf叶子节点。构成组合树的最小构建单元。

3. Composite树枝节点组件。它的作用是组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。

Component : 组合中的对象声明接口，在适当的情况下，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 的子部件。

 abstract class Component {
     protected String name;

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

     public abstract void Add(Component c);
     public abstract void Remove(Component c);
     public abstract void Display(int depth);
 }

Leaf : 表示叶节点对象。叶子节点没有子节点。

 class Leaf extends Component {

     public Leaf(String name) {
         super(name);
     }

     @Override
     public void Add(Component c) {
         System.out.println("Can not add to a leaf");
     }

     @Override
     public void Remove(Component c) {
         System.out.println("Can not remove from a leaf");
     }

     @Override
     public void Display(int depth) {
         String temp = "";
         for (int i = 0; i < depth; i++)
             temp += '-';
         System.out.println(temp + name);
     }

 }

Composite : 定义枝节点行为，用来存储子部件，在 Component 接口中实现与子部件相关的操作。例如 Add 和 Remove。

 class Composite extends Component {

     private List<Component> children = new ArrayList<Component>();

     public Composite(String name) {
         super(name);
     }

     @Override
     public void Add(Component c) {
         children.add(c);
     }

     @Override
     public void Remove(Component c) {
         children.remove(c);
     }

     @Override
     public void Display(int depth) {
         String temp = "";
         for (int i = 0; i < depth; i++)
             temp += '-';
         System.out.println(temp + name);

         for (Component c : children) {
             c.Display(depth + 2);
         }
     }

 }

Client : 通过 Component 接口操作结构中的对象。

 public class CompositePattern {

 public static void main(String[] args) {
     Composite root = new Composite("root");
     root.Add(new Leaf("Leaf A"));
     root.Add(new Leaf("Leaf B"));

     Composite compX = new Composite("Composite X");
     compX.Add(new Leaf("Leaf XA"));
     compX.Add(new Leaf("Leaf XB"));
     root.Add(compX);

     Composite compXY = new Composite("Composite XY");
     compXY.Add(new Leaf("Leaf XYA"));
     compXY.Add(new Leaf("Leaf XYB"));
     compX.Add(compXY);

     root.Display(1);
 }

 }

二、组合模式优势

　　节点自由扩展增加。使用组合模式，如果想增加一个树枝节点或者叶子节点都是很简单的，只要找到它的父节点就可以了，非常容易扩展，符合“开闭原则”。应用最广的模式之一。应用在维护和展示部分-整体关系的场景，如树形菜单、文件夹管理等等。一棵树形结构的所有节点都是Component，局部和整体对调用者来说都是一样的，没有区别，所以高层模块不比关心自己处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了高层模块的代码。

　 1、可以清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，使得增加新构件也更容易。

2、客户端调用简单，客户端可以一致的使用组合结构或其中单个对象。

3、定义了包含叶子对象和容器对象的类层次结构，叶子对象可以被组合成更复杂的容器对象，而这个容器对象又可以被组合，这样不断递归下去，可以形成复杂的树形结构。

4、更容易在组合体内加入对象构件，客户端不必因为加入了新的对象构件而更改原有代码。

组合模式的缺点： 使设计变得更加抽象，对象的业务规则如果很复杂，则实现组合模式具有很大挑战性，而且不是所有的方法都与叶子对象子类都有关联。

使用场景：

　   1、需要表示一个对象整体或部分层次，在具有整体和部分的层次结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，可以一致地对待它们。

2、让客户能够忽略不同对象层次的变化，客户端可以针对抽象构件编程，无须关心对象层次结构的细节。

三、组合模式在Android源码中的应用

在Android源码中，都能找到使用组合模式的例子，其中在《Android源码学习之观察者模式应用》介绍到的ViewGroup和View的结构就是一个组合模式，结构图如下所示：

现在来看看它们是如何利用组合模式组织在一起的，首先在View类定义了有关具体操作，然后在ViewGroup类中继承View类，并添加相关的增加、删除和查找孩子View节点，代码如下：

/*
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_clipChildren
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_clipToPadding
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_layoutAnimation
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_animationCache
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_persistentDrawingCache
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_alwaysDrawnWithCache
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_addStatesFromChildren
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_descendantFocusability
 * @attr ref android.R.styleable#ViewGroup_animateLayoutChanges
 */
public abstract class ViewGroup extends View implements ViewParent, ViewManager {

接着看增加孩子节点函数：

  /**
     * Adds a child view. If no layout parameters are already set on the child, the
     * default parameters for this ViewGroup are set on the child.
     *
     * @param child the child view to add
     *
     * @see #generateDefaultLayoutParams()
     */
    public void addView(View child) {
        addView(child, -1);
    }

    /**
     * Adds a child view. If no layout parameters are already set on the child, the
     * default parameters for this ViewGroup are set on the child.
     *
     * @param child the child view to add
     * @param index the position at which to add the child
     *
     * @see #generateDefaultLayoutParams()
     */
    public void addView(View child, int index) {
        LayoutParams params = child.getLayoutParams();
        if (params == null) {
            params = generateDefaultLayoutParams();
            if (params == null) {
                throw new IllegalArgumentException("generateDefaultLayoutParams() cannot return null");
            }
        }
        addView(child, index, params);
    }

    /**
     * Adds a child view with this ViewGroup's default layout parameters and the
     * specified width and height.
     *
     * @param child the child view to add
     */
    public void addView(View child, int width, int height) {
        final LayoutParams params = generateDefaultLayoutParams();
        params.width = width;
        params.height = height;
        addView(child, -1, params);
    }

    /**
     * Adds a child view with the specified layout parameters.
     *
     * @param child the child view to add
     * @param params the layout parameters to set on the child
     */
    public void addView(View child, LayoutParams params) {
        addView(child, -1, params);
    }

    /**
     * Adds a child view with the specified layout parameters.
     *
     * @param child the child view to add
     * @param index the position at which to add the child
     * @param params the layout parameters to set on the child
     */
    public void addView(View child, int index, LayoutParams params) {
        if (DBG) {
            System.out.println(this + " addView");
        }

        // addViewInner() will call child.requestLayout() when setting the new LayoutParams
        // therefore, we call requestLayout() on ourselves before, so that the child's request
        // will be blocked at our level
        requestLayout();
        invalidate(true);
        addViewInner(child, index, params, false);
    } 

在ViewGroup中我们找到了添加addView()方法，有了增加孩子节点，肯定有相对应删除孩子节点的方法，接着看：

 @Override
 public void removeView(View view) {
      if (removeViewInternal(view)) {
          requestLayout();
          invalidate(true);
      }
  }
 private boolean removeViewInternal(View view) {
     final int index = indexOfChild(view);
     if (index >= 0) {
         removeViewInternal(index, view);
         return true;
     }
     return false;
 }

 private void removeViewInternal(int index, View view) {
     if (mTransition != null) {
         mTransition.removeChild(this, view);
     }

     boolean clearChildFocus = false;
     if (view == mFocused) {
         view.unFocus(null);
         clearChildFocus = true;
     }
     if (view == mFocusedInCluster) {
         clearFocusedInCluster(view);
     }

     view.clearAccessibilityFocus();

     cancelTouchTarget(view);
     cancelHoverTarget(view);

     if (view.getAnimation() != null ||
             (mTransitioningViews != null && mTransitioningViews.contains(view))) {
         addDisappearingView(view);
     } else if (view.mAttachInfo != null) {
        view.dispatchDetachedFromWindow();
     }

     if (view.hasTransientState()) {
         childHasTransientStateChanged(view, false);
     }

     needGlobalAttributesUpdate(false);

     removeFromArray(index);

     if (view == mDefaultFocus) {
         clearDefaultFocus(view);
     }
     if (clearChildFocus) {
         clearChildFocus(view);
         if (!rootViewRequestFocus()) {
             notifyGlobalFocusCleared(this);
         }
     }

     dispatchViewRemoved(view);

     if (view.getVisibility() != View.GONE) {
         notifySubtreeAccessibilityStateChangedIfNeeded();
     }

     int transientCount = mTransientIndices == null ? 0 : mTransientIndices.size();
     for (int i = 0; i < transientCount; ++i) {
         final int oldIndex = mTransientIndices.get(i);
         if (index < oldIndex) {
             mTransientIndices.set(i, oldIndex - 1);
         }
     }

     if (mCurrentDragStartEvent != null) {
         mChildrenInterestedInDrag.remove(view);
     }
 } 

同样的，也有查找获得孩子节点的函数：

    /**
     * Returns the view at the specified position in the group.
     *
     * @param index the position at which to get the view from
     * @return the view at the specified position or null if the position
     *         does not exist within the group
     */
    public View getChildAt(int index) {
        if (index < 0 || index >= mChildrenCount) {
            return null;
        }
        return mChildren[index];
    } 

注：其中具体叶子节点，如Button，它是继承TextView的，TextView是继承View的，代码如下：

public class TextView extends View implements ViewTreeObserver.OnPreDrawListener {
　　　　......
} 

注：其中使用（继承）到ViewGroup类的有我们常用的容器类（包装和容纳各种View），如LinearLayout、FrameLayout等，代码如下：

public class LinearLayout extends ViewGroup {
    public static final int HORIZONTAL = 0;
    public static final int VERTICAL = 1;

　　　　......

} 
public class FrameLayout extends ViewGroup { 
　　... 
} 

public class RelativeLayout extends ViewGroup { 
　　private static final String LOG_TAG = "RelativeLayout"; 

　　private static final boolean DEBUG_GRAPH = false; 
　　... 
} 

public class AbsoluteLayout extends ViewGroup {

 　　public AbsoluteLayout(Context context) {
　　　　 super(context); 
　　} 

} 

四、基本控件继承关系图

最后送上“基本控件继承关系图”：