詳解組合模式的結構及其在Ruby設計模式編程中的運用_ruby專題

定義：也叫合成模式，或者部分-整體模式，主要是用來描述部分與整體的關係，定義，將對象組合成樹形結構以表示“部分－整體”的階層，使得使用者對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

類圖：

角色說明：

Componnent抽象構件角色:定義參加組合對象的共有方法和屬性，可以定義一些預設的行為或屬性。
Leaf葉子構件：葉子物件，其下再也沒有其他的分支，也就是遍曆的最小單位。
Composite樹枝構件：樹枝對象，它的作用是組合樹枝節點和葉子節點形成一個樹形結構。

執行個體：
聽說你們公司最近新推出了一款電子書閱讀應用，市場反應很不錯，應用裡還有圖書商城，使用者可以在其中隨意選購自己喜歡的書籍。你們公司也是對此項目高度重視，加大了投入力度，決定給此應用再增加點功能。
好吧，你也知道你是逃不過此劫了，沒過多久你的leader就找到了你。他告訴你目前的應用對每本書的瀏覽量和銷售量做了統計，但現在想增加對每個書籍分類的瀏覽量和銷售量以及所有書籍總的瀏覽量和銷售量做統計的功能，希望你可以來完成這項功能。
領導安排的工作當然是推脫不掉的，你只能硬著頭皮上了，不過好在這個功能看起來也不怎麼複雜。
你比較喜歡看小說，那麼就從小說類的統計功能開始做起吧。首先通過get_all_novels方法可以擷取到所有的小說名，然後將小說名傳入get_browse_count方法可以得到該書的瀏覽量，將小說名傳入get_sale_count方法可以得到該書的銷售量。你目前只有這幾個已知的API可以使用，那麼開始動手吧！

def get_novels_browse_count   browse_count = 0   all_novels = get_all_novels()   all_novels.each do |novel|     browse_count += get_browse_count(novel)   end   browse_count end  def get_novels_sale_count   sale_count = 0   all_novels = get_all_novels()   all_novels.each do |novel|     sale_count += get_browse_count(novel)   end   sale_count end 

很快你就寫下了以上兩個方法，這兩個方法都是通過擷取到所有的小說名，然後一一計算每本小說的瀏覽量和銷售量，最後將結果相加得到總量。
小說類的統計就完成了，然後你開始做電腦類書籍的統計功能，代碼如下所示：

def get_computer_books_browse_count   browse_count = 0   all_computer_books = get_all_computer_books()   all_computer_books.each do |computer_book|     browse_count += get_browse_count(computer_book)   end   browse_count end  def get_computer_books_sale_count   sale_count = 0   all_computer_books = get_all_computer_books()   all_computer_books.each do |computer_book|     sale_count += get_browse_count(computer_book)   end   sale_count end 

除了使用了get_all_computer_books方法擷取到所有的電腦類書名，其它的代碼基本和小說統計中的是一樣的。
現在你才完成了兩類書籍的統計功能，後面還有醫學類、自然類、曆史類、法律類、政治類、哲學類、旅遊類、美食類等等等等書籍。你突然意識到了一些問題的嚴重性，工作量大倒還不算什麼，但再這麼寫下去，你的方法就要爆炸了，這麼多的方法讓人看都看不過來，別提怎麼使用了。
這個時候你只好向你的leader求助了，跟他說明了你的困惑。只見你的leader思考了片刻，然後自信地告訴你，使用組合模式不僅可以輕鬆消除你的困惑，還能出色地完成功能。
他立刻向你秀起了編碼操作，首先定義一個Statistics類，裡面有兩個方法：

class Statistics      def get_browse_count     raise "You should override this method in subclass."   end      def get_sale_count     raise "You should override this method in subclass."   end    end 

這兩個方法都是簡單地拋出一個異常，因為需要在子類中重寫這兩個方法。
然後定義一個用於統計小說類書籍的NovelStatistics類，繼承剛剛定義的Statistics類，並重寫Statistics中的兩個方法：

class NovelStatistics < Statistics    def get_browse_count     browse_count = 0     all_novels = get_all_novels()     all_novels.each do |novel|       browse_count += get_browse_count(novel)     end     browse_count   end      def get_sale_count     sale_count = 0     all_novels = get_all_novels()     all_novels.each do |novel|       sale_count += get_browse_count(novel)     end     sale_count   end  end 

在這兩個方法中分別統計了小說類書籍的瀏覽量和銷售量。那麼同樣的方法，你的leader又定義了一個ComputerBookStatistics類用於統計電腦類書籍的瀏覽量和銷售量：

class ComputerBookStatistics < Statistics    def get_browse_count     browse_count = 0     all_computer_books = get_all_computer_books()     all_computer_books.each do |computer_book|       browse_count += get_browse_count(computer_book)     end     browse_count   end      def get_sale_count     sale_count = 0     all_computer_books = get_all_computer_books()     all_computer_books.each do |computer_book|       sale_count += get_browse_count(computer_book)     end     sale_count   end  end 

這樣將具體的統計實現分散在各個類中，就不會再出現你剛剛那種方法爆炸的情況了。不過這還沒開始真正使用組合模式呢，好戲還在後頭，你的leader吹噓道。

再定義一個MedicalBookStatistics類繼承Statistics，用於統計醫學類書籍的瀏覽量和銷售量，代碼如下如示：

class MedicalBookStatistics < Statistics    def get_browse_count     browse_count = 0     all_medical_books = get_all_medical_books()     all_medical_books.each do |medical_book|       browse_count += get_browse_count(medical_book)     end     browse_count   end      def get_sale_count     sale_count = 0     all_medical_books = get_all_medical_books()     all_medical_books.each do |medical_book|       sale_count += get_browse_count(medical_book)     end     sale_count   end  end 

不知道你發現了沒有，電腦類書籍和醫學類書籍其實都算是科技類書籍，它們是可以組合在一起的。這個時候你的leader定義了一個TechnicalStatistics類用於對科技這一組合類別書籍進行統計：

class TechnicalStatistics < Statistics    def initialize     @statistics = []     @statistics << ComputerBookStatistics.new     @statistics << MedicalBookStatistics.new   end    def get_browse_count     browse_count = 0     @statistics.each do |s|       browse_count += s.get_browse_count     end     browse_count   end      def get_sale_count     sale_count = 0     @statistics.each do |s|       sale_count += s.get_sale_count     end     sale_count   end  end 

可以看到，由於這個類是組合類別，和前面幾個類還是有不少區別的。首先TechnicalStatistics中有一個建構函式，在建構函式中將電腦類書籍和醫學類書籍作為子分類添加到statistics數組當中，然後分別在get_browse_count和get_sale_count方法中遍曆所有的子分類，計算出它們各自的瀏覽量和銷售量，然後相加得到總額返回。
組合模式的擴充性非常好，沒有各種條條框框，想怎麼組合就怎麼組合，比如所有書籍就是由各個分類組合而來的，你的leader馬上又向你炫耀了統計所有書籍的瀏覽量和銷售量的辦法。
定義一個AllStatistics類繼承Statistics，具體代碼如下所示：

class AllStatistics < Statistics    def initialize     @statistics = []     @statistics << NovelStatistics.new     @statistics << TechnicalStatistics.new   end    def get_browse_count     browse_count = 0     @statistics.each do |s|       browse_count += s.get_browse_count     end     browse_count   end      def get_sale_count     sale_count = 0     @statistics.each do |s|       sale_count += s.get_sale_count     end     sale_count   end  end 

在AllStatistics的建構函式中將小說類書籍和科技類書籍作為子分類添加到了statistics數組當中，目前你也就唯寫好了這幾個分類。然後使用同樣的方法在get_browse_count和get_sale_count方法中統計出所有書籍的瀏覽量和銷售量。
當前組合結構的示意圖如下：

現在你就可以非常方便的得到任何分類書籍的瀏覽量和銷售量了，比如說擷取科技類書籍的瀏覽量，你只需要調用：

TechnicalStatistics.new.get_browse_count 

而擷取所有書籍的總銷量，你只需要調用：

AllStatistics.new.get_sale_count 

當然你後面還可以對這個組合結構隨意地改變，添加各種子分類書籍，而且子分類的階層可以任意深，正如前面所說，組合模式的擴充性非常好。
你的leader告訴你，目前他寫的這份代碼重複度比較高，其實還可以好好最佳化一下的，把冗餘代碼都去除掉。當然這個任務就交給你來做了，你的leader可是大忙人，早就一溜煙跑開了。

總結

組合模式的優點：
能夠靈活的組合局部對象和整體對象之間的關心，對用戶端來說，局部對象和整體對象的調用沒有差別，使調用簡單。

組合模式的缺點：
1.組合操作的成本很高，如果一個對象樹中有很多子物件，可能一個簡單的調用就可能使系統崩潰；
2.對象持久化的問題，組合模式是樹形結構，不能很好地在關聯式資料庫中儲存資料，但是卻非常適合用於xml持久化。

組合模式的適用情境：
1.維護和展示部分—整體關係得情境，如樹形菜單、檔案和檔案夾管理。
2.從一個整體中能夠獨立出部分模組或功能的情境。