组合模式概述

组合模式是一种结构型设计模式，它允许将对象组合成树状结构，以表示“整体/部分”层次关系。这种模式可以使客户端一视同仁地处理单个对象和对象组合。

在树状结构中，通常存在两种对象：单个对象（叶节点）和包含其他对象的对象（树枝节点）。组合模式中，这些对象都是通过相同的接口进行操作。这种设计模式的实现有一个公共父类或接口，定义树中所有对象的行为。

组合模式将对象组织成树形结构，这使得在程序中处理这些对象变得非常简单。特别是在需要处理具有层次结构的数据时，这种模式非常有用。例如，可以使用组合模式来处理图形、GUI组件、文档、XML等。

组合模式优点

1. 组合模式简化了客户端代码。

   客户端只需调用公共接口，将单个对象和对象组合视为相同的树枝节点。这使得处理对象变得非常简单，因为客户端无需了解对象的实现细节。

2. 组合模式使添加/删除对象变得更加容易。

   组合模式将所有对象视为树枝节点，因此可以在运行时轻松地添加/删除单个对象或整个子树。

3. 组合模式使代码更加灵活。

   可以将任何对象添加到组合中，包括其他树形结构。这使得代码更加灵活，可以实现多种复杂的程序行为。

组合模式实现

组合模式的实现需要以下几个基本要素：

1. 公共接口：定义树形结构中所有对象的操作。

2. 树枝节点：包含其他对象并实现公共接口。

3. 叶节点：不包含其他对象并实现公共接口。

结构示意图：

interface Component {
    operation(): void;
}

class Composite implements Component {
    private children: Component[] = [];

    add(component: Component): void {
        // 添加子节点
        this.children.push(component);
    }

    remove(component: Component): void {
        // 删除子节点
        this.children = this.children.filter((c) => c !== component);
    }

    operation(): void {
        // 对子节点递归调用操作方法
        this.children.forEach((c) => c.operation());
    }
}

class Leaf implements Component {
    operation(): void {
        // 对叶节点进行操作
    }
}

在这个例子中，Component接口定义了组合中所有对象的公共操作 operation()。Composite实现了 Component 接口，它管理其他组件并调用它们的 operation() 方法。 Leaf 实现了 Component 接口，它没有任何子节点，只能进行自己的操作。

示例

下面是一个例子，展示如何使用组合模式处理菜单的层次结构。

interface MenuComponent {
    operation(): void;
}

class MenuItem implements MenuComponent {
    constructor(private name: string) {}

    operation(): void {
        console.log(`菜单项 ${this.name} 被单击`);
    }
}

class Menu implements MenuComponent {
    private children: MenuComponent[] = [];

    constructor(private name: string) {}

    add(component: MenuComponent): void {
        this.children.push(component);
    }

    remove(component: MenuComponent): void {
        this.children = this.children.filter((c) => c !== component);
    }

    operation(): void {
        console.log(`打开菜单 ${this.name}`);
        this.children.forEach((c) => c.operation());
    }
}

// 创建菜单
const mainMenu = new Menu("主菜单");
const fileMenu = new Menu("文件菜单");
const editMenu = new Menu("编辑菜单");

// 添加菜单项到文件菜单和编辑菜单
fileMenu.add(new MenuItem("新建"));
fileMenu.add(new MenuItem("打开"));
fileMenu.add(new MenuItem("保存"));

editMenu.add(new MenuItem("复制"));
editMenu.add(new MenuItem("粘贴"));

// 添加子菜单和菜单项到主菜单
mainMenu.add(fileMenu);
mainMenu.add(editMenu);
mainMenu.add(new MenuItem("帮助"));

// 点击主菜单项
mainMenu.operation();

在这个例子中，Menu和MenuItem类都实现了公共的“菜单项”接口 MenuComponent 的操作方法。Menu类还可以包含其他 MenuComponent 对象，从而形成子菜单。在这种情况下，每个 Menu 对象递归地调用其他对象的 operation() 方法，从而实现整个菜单的操作。