大话设计模式笔记（十六）の组合模式

组合模式

定义

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

UML图

模板代码

Component

/**
 * 组合对象
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public abstract class Component {

    protected String name;

    public Component(String name){
        this.name = name;
    }

    // 通常都用add 和remove 方法来提供增加或移除树叶或树枝的功能
    public abstract void add(Component c);
    public abstract void remove(Component c);
    public abstract void dispaly(int depth);

}

Composite

/**
 * 枝节点行为，用来存储子部件
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public class Composite extends Component{

    // 一个子对象集合用来存储其下属枝节点和叶节点
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

    public Composite(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(Component c) {
        children.add(c);
    }

    @Override
    public void remove(Component c) {
        children.remove(c);
    }

    @Override
    public void dispaly(int depth) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(depth);
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            sb.append("-");
        }
        // 显示枝节点名称，并对其下级进行遍历
        System.out.println(String.format("%s %s", sb.toString(), name));
        for (Component child : children) {
            child.dispaly(depth + 3);
        }
    }

}

Leaf

/**
 * 叶节点对象
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public class Leaf extends Component {

    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(Component c) {
        System.out.println("cannot add to a leaf");
    }

    @Override
    public void remove(Component c) {
        System.out.println("cannot remove from a leaf");
    }

    @Override
    public void dispaly(int depth) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(depth);
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            sb.append("-");
        }
        // 显示名称和级别
        System.out.println(String.format("%s %s", sb.toString(), name));
    }

}

测试

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成树根root，根上长出两叶LeafA 和LeafB
        Composite root = new Composite("root");
        root.add(new Leaf("Leaf A"));
        root.add(new Leaf("Leaf B"));
        // 根上长出分枝 Composite X ，分枝上也有两叶LeafXA 和LeafXB
        Composite comp = new Composite("Composite X");
        comp.add(new Leaf("Leaf XA"));
        comp.add(new Leaf("Leaf XB"));
        root.add(comp);
        // 分枝 Composite X上再长出分枝 Composite XY ，分枝上也有两叶Leaf XYA 和Leaf XYB
        Composite comp2 = new Composite("Composite XY");
        comp2.add(new Leaf("Leaf XYA"));
        comp2.add(new Leaf("Leaf XYB"));
        comp.add(comp2);
        // 根部又长出两叶LeafC 和LeafD，可惜LeafD没长牢，被风吹走了
        root.add(new Leaf("Leaf C"));
        Leaf leafD = new Leaf("Leaf D");
        root.add(leafD);
        root.remove(leafD);
        // 显示大树
        root.dispaly(1);
    }
}

测试结果

- root
---- Leaf A
---- Leaf B
---- Composite X
------- Leaf XA
------- Leaf XB
------- Composite XY
---------- Leaf XYA
---------- Leaf XYB
---- Leaf C

透明方式与安全方式

树可能有无数的分枝，反复使用 Composite 就可以实现树状结构，但树叶不可以再长分枝，为什么此处 Leaf 当中也有实现 add 和 remove？

这种叫做透明方式，也就是说在 Component 中声明所有用来管理子对象的方法，其中包括 add, remove 等。这样实现 Component 接口的所有子类都具备了 add 和 remove。这样做的好处是叶节点和枝节点对于外界没有区别，它们具备完全一致的行为接口，但问题也明显，因为本身不具体 add 和 remove 功能，所以实现是没有意义的。

当然也可以不去实现，这种叫做安全方式，也就是在 Component 接口中不去声明 add 和 remove 方法，那么子类的 Leaf 也就不需要去实现，而是在 Composite 声明所有用来管理子类对象的方法，不过由于不够透明，所以树叶和树枝将不具有相同的接口，客户端的调用需要做相应的判断，带来了不便。

何时使用？

当需求中是体现部分与整体层次的结构时，以及希望用户可以忽略组合对象与单个对象的不同，统一的使用组合结构中的所有对象时，就应该考虑用组合模式了。

举个栗子

问题描述

总公司与分公司关系，总公司的所有管理功能同样能使用在分公司。

代码实现

Company

/**
 * 公司抽象类
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public abstract class Company {

    protected String name;

    public Company(String name){
        this.name = name;
    }

    public abstract void add(Company c);
    public abstract void remove(Company c);
    public abstract void dispaly(int depth);
    public abstract void lineOfDuty(); // 履行职责，不同部门需要履行不同的职责

    // 用于输出层次结构，非必须，与模式无关
    public String getDepth(int depth){
        StringBuilder sb = new StringBuilder(depth);
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            sb.append("-");
        }
        return sb.toString();
    }

}

ConcreteCompany

/**
 * 具体公司（树枝节点）
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public class ConcreteCompany extends Company {

    private List<Company> children = new ArrayList<>();

    public ConcreteCompany(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(Company c) {
        children.add(c);
    }

    @Override
    public void remove(Company c) {
        children.remove(c);
    }

    @Override
    public void dispaly(int depth) {
        System.out.println(String.format("%s %s", getDepth(depth), name));
        for (Company child : children) {
            child.dispaly(depth + 3);
        }
    }

    @Override
    public void lineOfDuty() {
        for (Company child : children) {
            child.lineOfDuty();
        }
    }

}

HRDepartment

/**
 * 人力资源部（树叶节点）
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public class HRDepartment extends Company{

    public HRDepartment(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(Company c) {}

    @Override
    public void remove(Company c) {}

    @Override
    public void dispaly(int depth) {
        System.out.println(String.format("%s %s", getDepth(depth), name));
    }

    @Override
    public void lineOfDuty() {
        System.out.println(String.format("%s 员工招聘培训管理", name));
    }

}

FinanceDepartment

/**
 * 财务部（树叶节点）
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public class FinanceDepartment extends Company{

    public FinanceDepartment(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void add(Company c) {}

    @Override
    public void remove(Company c) {}

    @Override
    public void dispaly(int depth) {
        System.out.println(String.format("%s %s", getDepth(depth), name));
    }

    @Override
    public void lineOfDuty() {
        System.out.println(String.format("%s 公司财务收支管理", name));
    }

}

测试

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteCompany root = new ConcreteCompany("北京总公司");
        root.add(new HRDepartment("总公司人力资源部"));
        root.add(new FinanceDepartment("总公司财务部"));

        ConcreteCompany comp = new ConcreteCompany("上海分公司");
        comp.add(new HRDepartment("上海分公司人力资源部"));
        comp.add(new FinanceDepartment("上海分公司财务部"));
        root.add(comp);

        ConcreteCompany comp1 = new ConcreteCompany("南京办事处");
        comp1.add(new HRDepartment("南京办事处人力资源部"));
        comp1.add(new FinanceDepartment("南京办事处财务部"));
        comp.add(comp1);

        ConcreteCompany comp2 = new ConcreteCompany("杭州办事处");
        comp2.add(new HRDepartment("杭州办事处人力资源部"));
        comp2.add(new FinanceDepartment("杭州办事处财务部"));
        comp.add(comp2);

        System.out.println("
 结构图：");
        root.dispaly(1);

        System.out.println("
 职责：");
        root.lineOfDuty();
    }
}

测试结果

 结构图：
- 北京总公司
---- 总公司人力资源部
---- 总公司财务部
---- 上海分公司
------- 上海分公司人力资源部
------- 上海分公司财务部
------- 南京办事处
---------- 南京办事处人力资源部
---------- 南京办事处财务部
------- 杭州办事处
---------- 杭州办事处人力资源部
---------- 杭州办事处财务部

 职责：
总公司人力资源部 员工招聘培训管理
总公司财务部 公司财务收支管理
上海分公司人力资源部 员工招聘培训管理
上海分公司财务部 公司财务收支管理
南京办事处人力资源部 员工招聘培训管理
南京办事处财务部 公司财务收支管理
杭州办事处人力资源部 员工招聘培训管理
杭州办事处财务部 公司财务收支管理

总结

• 组合模式定义了包含基本对象、组合对象的类层次结构。基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而这个组合对象又可以被组合，这样不断的递归下去，客户代码中，任何用到基本对象的地方都可以使用组合对象了。
• 用户是不用关心到底是处理一个叶节点对象还是处理一个组合组件，也就用不着为定义组合而写一些选择判断语句了。
• 组合模式让客户可以一致的使用组合结构和单个对象。