组合模式 (Composite Pattern)
意图
组合模式是一种结构型设计模式，它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地处理单个对象和组合对象。
问题
在现实世界中，考虑一个图形编辑器的场景。一个图形可以是一个简单的形状（例如线条、圆形、矩形），也可以是由多个简单形状组成的复杂图形。如果没有组合模式，客户端代码需要分别处理简单形状和复杂图形，增加了代码的复杂性。
解决方案
使用组合模式，我们可以定义一个统一的接口，将简单形状和复杂图形统一处理，使得客户端代码可以无差别地处理单个对象和组合对象。
模式结构
- 组件（Component）：定义了组合对象和叶子对象的统一接口。
- 叶子（Leaf）：表示组合中的基本元素，不包含其他子对象。
- 组合（Composite）：包含子组件，表示一个可以包含其他叶子或组合的对象。
- 客户端（Client）：通过组件接口与组合结构中的对象交互。
代码
以下是使用Go语言实现的组合模式示例：
package main
import "fmt"
// 组件接口
type Graphic interface {
Draw()
}
// 叶子 - 圆形
type Circle struct{}
func (c *Circle) Draw() {
fmt.Println("绘制一个圆形")
}
// 叶子 - 矩形
type Rectangle struct{}
func (r *Rectangle) Draw() {
fmt.Println("绘制一个矩形")
}
// 组合 - 复杂图形
type CompositeGraphic struct {
graphics []Graphic
}
func (cg *CompositeGraphic) Add(graphic Graphic) {
cg.graphics = append(cg.graphics, graphic)
}
func (cg *CompositeGraphic) Remove(graphic Graphic) {
for i, g := range cg.graphics {
if g == graphic {
cg.graphics = append(cg.graphics[:i], cg.graphics[i+1:]...)
break
}
}
}
func (cg *CompositeGraphic) Draw() {
for _, graphic := range cg.graphics {
graphic.Draw()
}
}
func main() {
circle1 := &Circle{}
circle2 := &Circle{}
rectangle := &Rectangle{}
// 创建一个组合图形，并添加基本图形
composite := &CompositeGraphic{}
composite.Add(circle1)
composite.Add(circle2)
composite.Add(rectangle)
// 绘制组合图形
fmt.Println("绘制组合图形:")
composite.Draw()
// 移除一个基本图形，再次绘制组合图形
composite.Remove(circle1)
fmt.Println("移除一个圆形后，绘制组合图形:")
composite.Draw()
}
适用场景
- 需要表示对象的部分-整体层次结构时。
- 希望客户端能够一致地处理单个对象和组合对象时。
实现方式
- 定义组件接口，声明组合对象和叶子对象的统一操作。
- 创建叶子类，实现组件接口。
- 创建组合类，包含子组件的集合，并实现添加、移除子组件的方法，同时实现组件接口。
- 客户端代码通过组件接口与组合结构中的对象交互。
优缺点
优点：
- 定义了清晰的层次结构，便于理解和维护。
- 客户端可以一致地处理单个对象和组合对象，简化了代码。
- 便于扩展，可以轻松添加新的叶子和组合对象。
缺点：
- 设计较为复杂，可能需要更多的类和接口。
- 如果过度使用组合模式，可能会导致系统层次结构过于复杂。
其他模式的关系
- 装饰器模式（Decorator Pattern）：装饰器模式用于动态地给对象添加职责，而组合模式用于将对象组合成树形结构以表示部分-整体的层次结构。
- 享元模式（Flyweight Pattern）：享元模式通过共享对象来减少内存消耗，而组合模式通过将对象组合成树形结构来表示部分-整体的层次结构。
- 迭代器模式（Iterator Pattern）：组合模式可以与迭代器模式结合使用，以便遍历组合结构中的所有对象。