结构型模式概述

结构型模式(Structural Pattern)描述如何将类或者对 象结合在一起形成更大的结构，就像搭积木，可以通过 简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。

结构型模式可以分为类结构型模式和对象结构型模式：

• 类结构型模式关心类的组合，由多个类可以组合成一个更大的系统，在类结构型模式中一般只存在继承关系和实现关系。 

• 对象结构型模式关心类与对象的组合，通过关联关系使得在一 个类中定义另一个类的实例对象，然后通过该对象调用其方法。 

根据“合成复用原则”，在系统中尽量使用关联关系来替代继承关系，因此大部分结构型模式都是对象结构型模式。

结构型模式包含7种模式：组合模式(Composite)、适配器模式(Adapter)、外观模式(Facade)、桥接模式(Bridge)、代理模式(Proxy)、装饰模式(Decorator)、享元模式(Flyweight)。

组合模式（Composite）

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。

模式动机

很多时候会存在“部分-整体”的关系，例如：大学中的部门与学院、总公司中的部门与分公司、学习用品中的书与书包。在软件开发中也是这样，例如，文件系统中的文件与文件夹、窗体程序中的简单控件与容器控件等。对这些简单对象与复合对象的处理，如果用组合模式来实现会很方便。

比如在上面的文件夹树形结构种，通过调用某个方法来遍历整个树，当找到某个叶子节点后，就可以对叶子节点进行相关的操作。可以将这颗树理解成一个大的容器，容器里面包含很多的成员对象，这些成员对象即可是容器对象也可以是叶子对象。但是由于容器对象和叶子对象在功能上面的区别，使得我们在使用的过程中必须要区分容器对象和叶子对象，但是这样就会给客户带来不必要的麻烦，作为客户而已，它始终希望能够一致的对待容器对象和叶子对象。

对于树形结构，当容器对象（如文件夹）的某一个方法被调用时，将遍历整个树形结构，寻找也包含这个方法的成员对象（可以是容器对象，也可以是叶子对象，如子文件夹和文件）并调用执行（递归调用）。

组合模式描述了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合，使得用户在使用时无须对它们进行区分，可以一致地对待容器对象和叶子对象。

模式结构

组合模式包含如下角色：

Component: 抽象构件。它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。

Leaf: 叶子构件。是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于实现抽象构件角色中 声明的公共接口。

Composite: 容器构件。是组合中的分支节点对象，它有子节点。它实现了抽象构件角色中声明的接口，它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含 Add()、Remove()、GetChild() 等方法。

Client: 客户类

模式抽象代码 

组合模式分析

• 组合模式的关键是定义了一个抽象构件类，它既可以代表叶子，又可以代表容器，而客户端针对该抽象构件类进行编程，无须知道它到底表示的是叶子还是容器，可以对其进行统一处理。

• 同时容器对象与抽象构件类之间还建立一个聚合关联关系，在容器对象中既可以包含叶子，也可以包含容器，以此实现递归组合，形成一个树形结构。

组合模式优点

• 组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无需关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码；

• 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”。

组合模式缺点

• 设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系

• 不容易限制容器中的构件；

• 不容易用继承的方法来增加构件的新功能。

组合模式适用环境

• 如果需要实现树状对象结构， 可以使用组合模式。

组合模式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。 这样可以构建树状嵌套递归对象结构。

• 如果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。

组合模式实际应用

组合模式在 Java 代码中很常见,常用于表示与图形打交道的用户界面组件或代码的层次结构。典型的组合模式实际应用包括：

• XML文档解析

• 操作系统中的目录结构是一个树形结构，因此在对文件和文件夹进行操作时可以应用组合模式，例如杀毒软件在查毒或杀毒时，既可以针对一个具体文件，也可以针对一个目录。如果是对目录查毒或杀毒，将递归处理目录中的每一个子目录和文件。

• JDK的AWT/Swing是组合模式在Java类库中的一个典型实际应用，入下图所示。

java.awt.Container#add(Component)（几乎广泛存在于Swing组件中）

javax.faces.component.UIComponent#getChildren()（几乎广泛存在于JSFUI组件中）

识别方法： 组合可以通过将同一抽象或接口类型的实例放入树状结构的行为方法来轻松识别。

组合模式扩展

安全组合模式。在安全组合模式中，在抽象构件角色中没有声明任何用于管理成员对象的方法，而是在树枝节点类中声明并实现这些方法。安全组合模式的缺点是不够透明，因为叶子构件和容器构件具有不同的方法，且容器构件中那些用于管理成员对象的方法没有在抽象构件类中定义，因此客户端不能完全针对抽象编程，必须有区别地对待叶子构件和容器构件。

透明组合模式。

透明组合模式中，抽象根节点角色中声明了所有用于管理成员对象的方法，比如 add、remove 、getChild 方法，这样做的好处是确保所有的构件类都有相同的接口。透明组合模式也是组合模式的标准形式。

透明组合模式的缺点是不够安全，因为叶子对象和容器对象在本质上是有区别的，叶子对象不可能有下一个层次的对象，即不可能包含成员对象，因此为其提供 add()、remove() 等方法是没有意义的，这在编译阶段不会出错，但在运行阶段如果调用这些方法可能会出错（如果没有提供相应的错误处理代码）

组合模式实例

本例展示了如何利用较为简单的形状来组成复杂图形， 以及如何统一处理简单和复杂图形。

Shape.java：通用形状接口

BaseShape.java：提供基本功能的抽象形状

Dot.java：点

Circle.java: 圆形

Rectangle.java: 三角形

CompoundShape.java: 由其他形状对象组成的复合形状

ImageEditor.java: 形状编辑器

Demo.java: 客户端代码