JavaScript 设计模式之组合模式

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

引

我们知道地球和一些其他行星围绕着太阳旋转，也知道在一个原子中，有许多电子围绕着原子核旋转。我曾经想象，我们的太阳系也许是一个更大世界里的一个原子，地球只是围绕着太阳原子的一个电子。而我身上的每个原子又是一个星系，原子核就是这个星系中的恒星，电子是围绕着恒星旋转的行星。一个电子中也许还包含了另一个宇宙，虽然这个宇宙还不能被显微镜看到，但我相信它的存在。

也许这个想法有些异想天开，但在程序设计中，也有一些和“事物是由相似的子事物构成”类似的思想。组合模式就是用小的子对象来构建更大的对象，而这些小的子对象本身也许是由更小的“孙对象”构成的。

回顾宏命令

宏命令对象包含了一组具体的子命令对象，不管是宏命令对象，还是子命令对象，都有
一个execute方法负责执行命令。

现在我们来造一个“万能遥控器”

// 新建一个关门的命令
var closeDoorCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '关门' );
    }
};
// 新建一个开电脑的命令
var openPcCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '开电脑' );
    }
};
// 登陆QQ的命令
var openQQCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '登录QQ' );
    }
};

// 创建一个宏命令
var MacroCommand = function(){
    return {
        // 宏命令的子命令列表
        commandsList: [],
        // 添加命令到子命令列表
        add: function( command ){
            this.commandsList.push( command );
        },
        // 依次执行子命令列表里面的命令
        execute: function(){
            for ( var i = 0, command; command = this.commandsList[ i++ ]; ){
                command.execute();
            }
        }
    }
};

var macroCommand = MacroCommand();
macroCommand.add( closeDoorCommand );
macroCommand.add( openPcCommand );
macroCommand.add( openQQCommand );
macroCommand.execute();

通过观察这段代码，我们很容易发现，宏命令中包含了一组子命令，它们组成了一个树形结构，这里是一棵结构非常简单的树

其中，marcoCommand被称为组合对象，closeDoorCommand、openPcCommand、openQQCommand都是叶对象。在macroCommand的execute方法里，并不执行真正的操作，而是遍历它所包含的叶对象，把真正的execute请求委托给这些叶对象。

macroCommand表现得像一个命令，但它实际上只是一组真正命令的“代理”。并非真正的代理，虽然结构上相似，但macroCommand只负责传递请求给叶对象，它的目的不在于控制对叶对象的访问。

组合模式的用途

组合模式将对象组合成树形结构，以表示“部分-整体”的层次结构。除了用来表示树形结构之外，组合模式的另一个好处是通过对象的多态性表现，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性，下面分别说明。

• 表示树形结构。通过回顾上面的例子，我们很容易找到组合模式的一个优点：提供了一种遍历树形结构的方案，通过调用组合对象的execute方法，程序会递归调用组合对象下面的叶对象的execute方法，所以我们的万能遥控器只需要一次操作，便能依次完成关
  门、打开电脑、登录QQ这几件事情。组合模式可以非常方便地描述对象部分-整体层次结构。
• 利用对象多态性统一对待组合对象和单个对象。利用对象的多态性表现，可以使客户端忽略组合对象和单个对象的不同。在组合模式中，客户将统一地使用组合结构中的所有对象，而不需要关心它究竟是组合对象还是单个对象。

这在实际开发中会给客户带来相当大的便利性，当我们往万能遥控器里面添加一个命令的时候，并不关心这个命令是宏命令还是普通子命令。这点对于我们不重要，我们只需要确定它是一个命令，并且这个命令拥有可执行的execute方法，那么这个命令就可以被添加进万能遥控器。

当宏命令和普通子命令接收到执行execute方法的请求时，宏命令和普通子命令都会做它们各自认为正确的事情。这些差异是隐藏在客户背后的，在客户看来，这种透明性可以让我们非常自由地扩展这个万能遥控器。

请求在树中传递的过程

在组合模式中，请求在树中传递的过程总是遵循一种逻辑。

以宏命令为例，请求从树最顶端的对象往下传递，如果当前处理请求的对象是叶对象（普通子命令），叶对象自身会对请求作出相应的处理；如果当前处理请求的对象是组合对象（宏命令），组合对象则会遍历它属下的子节点，将请求继续传递给这些子节点。

总而言之，如果子节点是叶对象，叶对象自身会处理这个请求，而如果子节点还是组合对象，请求会继续往下传递。叶对象下面不会再有其他子节点，一个叶对象就是树的这条枝叶的尽头，组合对象下面可能还会有子节点

请求从上到下沿着树进行传递，直到树的尽头。作为客户，只需要关心树最顶层的组合对象，客户只需要请求这个组合对象，请求便会沿着树往下传递，依次到达所有的叶对象。

由于上面这个宏命令和子命令组成的树太过简单，我们还不能清楚地看到组合模式带来的好处，如果只是简单地遍历一组子节点，迭
代器便能解决所有的问题。接下来我们将创造一个更强大的宏命令，这个宏命令中又包含了另外一些宏命令和普通子命令，看起来是一棵相对较复杂的树。

更强大的宏命令

目前的“万能遥控器”，包含了关门、开电脑、登录QQ这3个命令。现在我们需要一个“超级万能遥控器”，可以控制家里所有的电器，这个遥控器拥有以下功能：

• 打开空调
• 打开电视和音响
• 关门、开电脑、登录QQ

// 创建一个宏命令
var MacroCommand = function(){
    return {
        // 宏命令的子命令列表
        commandsList: [],
        // 添加命令到子命令列表
        add: function( command ){
            this.commandsList.push( command );
        },
        // 依次执行子命令列表里面的命令
        execute: function(){
            for ( var i = 0, command; command = this.commandsList[ i++ ]; ){
                command.execute();
            }
        }
    }
};

<!--打开空调命令-->
var openAcCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '打开空调' );
    }
};

<!--打开电视和音响-->
var openTvCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '打开电视' );
    }
};
var openSoundCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '打开音响' );
    }
};
//创建一个宏命令
var macroCommand1 = MacroCommand();
//把打开电视装进这个宏命令里
macroCommand1.add(openTvCommand)
//把打开音响装进这个宏命令里
macroCommand1.add(openSoundCommand)

<!--关门、打开电脑和打登录QQ的命令-->
var closeDoorCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '关门' );
    }
};
var openPcCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '开电脑' );
    }
};
var openQQCommand = {
    execute: function(){
        console.log( '登录QQ' );
    }
};
//创建一个宏命令
var macroCommand2 = MacroCommand();
//把关门命令装进这个宏命令里
macroCommand2.add( closeDoorCommand );
//把开电脑命令装进这个宏命令里
macroCommand2.add( openPcCommand );
//把登录QQ命令装进这个宏命令里
macroCommand2.add( openQQCommand );

<!--把各宏命令装进一个超级命令中去-->
var macroCommand = MacroCommand();
macroCommand.add( openAcCommand );
macroCommand.add( macroCommand1 );
macroCommand.add( macroCommand2 );

从以上代码可以看出基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，合对象又可以被组合，这样不断递归下去，这棵树的结构可以支持任意多的复杂度。在树最终被构造完成之后，让整颗树最终运转起来的步骤非常简单，只需要调用最上层对象的execute方法。每当对最上层的对象进行一次请求时，实际上是在对整个树进行深度优先的搜索，而创建组合对象的程序员并不关心这些内在的细节，往这棵树里面添加一些新的节点对象是非常容易的事情。

透明性带来的安全问题

组合模式的透明性使得发起请求的客户不用去顾忌树中组合对象和叶对象的区别，但它们在本质上有是区别的。

组合对象可以拥有子节点，叶对象下面就没有子节点，所以我们也许会发生一些误操作，比如试图往叶对象中添加子节点。解决方案通常是给叶对象也增加add方法，并且在调用这个方法时，抛出一个异常来及时提醒客户，

一些值得注意的地方

在使用组合模式的时候，还有以下几个值得我们注意的地方。

1.组合模式不是父子关系

组合模式的树型结构容易让人误以为组合对象和叶对象是父子关系，这是不正确的。

2.对叶对象操作的一致性

组合模式除了要求组合对象和叶对象拥有相同的接口之外，还有一个必要条件，就是对一组叶对象的操作必须具有一致性。

比如公司要给全体员工发放元旦的过节费1000块，这个场景可以运用组合模式，但如果公司给今天过生日的员工发送一封生日祝福的邮件，组合模式在这里就没有用武之地了，除非先把今天过生日的员工挑选出来。只有用一致的方式对待列表中的每个叶对象的时候，才适合使用组合模式。

3.双向映射关系

发放过节费的通知步骤是从公司到各个部门，再到各个小组，最后到每个员工的邮箱里。这本身是一个组合模式的好例子，但要考虑的一种情况是，也许某些员工属于多个组织架构。比如某位架构师既隶属于开发组，又隶属于架构组，对象之间的关系并不是严格意义上的层次结构，在这种情况下，是不适合使用组合模式的，该架构师很可能会收到两份过节费。

4.用职责链模式提高组合模式性能

在组合模式中，如果树的结构比较复杂，节点数量很多，在遍历树的过程中，性能方面也许表现得不够理想。有时候我们确实可以借助一些技巧，在实际操作中避免遍历整棵树，有一种现成的方案是借助职责链模式。职责链模式一般需要我们手动去设置链条，但在组合模式中，父对象和子对象之间实际上形成了天然的职责链。让请求顺着链条从父对象往子对象传递，或者是反过来从子对象往父对象传递，直到遇到可以处理该请求的对象为止，这也是职责链模式的经典运用场景之一。

何时使用组合模式

组合模式如果运用得当，可以大大简化客户的代码。一般来说，组合模式适用于以下这两种情况。

• 表示对象的部分-整体层次结构。组合模式可以方便地构造一棵树来表示对象的部分-整体结构。特别是我们在开发期间不确定这棵
  树到底存在多少层次的时候。在树的构造最终完成之后，只需要通过请求树的最顶层对象，便能对整棵树做统一的操作。在组合模式
  中增加和删除树的节点非常方便，并且符合开放-封闭原则。

• 客户希望统一对待树中的所有对象。组合模式使客户可以忽略组合对象和叶对象的区别，客户在面对这棵树的时候，不用关心当前正在处理的对象是组合对象还是叶对象，也就不用写一堆if、else语句来分别处理它们。组合对象和叶对象会各自做自己正确的事
  情，这是组合模式最重要的能力。