組合模式定義將對象組合成樹形結構以表示“部分整體”的層次結構。組合模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。 UML圖模板代碼 Component Composite HRDepartment FinanceDepartment 測試測試結果總結組合模式定義了包含基本對象、組合 ...

組合模式

定義

將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。組合模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

UML圖

模板代碼

Component

/**
 * 組合對象
 * 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 方法來提供增加或移除樹葉或樹枝的功能
    public abstract void add(Component c);
    public abstract void remove(Component c);
    public abstract void dispaly(int depth);

}

Composite

/**
 * 枝節點行為，用來存儲子部件
 * Created by callmeDevil on 2019/8/11.
 */
public class Composite extends Component{

    // 一個子對象集合用來存儲其下屬枝節點和葉節點
    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("-");
        }
        // 顯示枝節點名稱，並對其下級進行遍歷
        System.out.println(String.format("%s %s", sb.toString(), name));
        for (Component child : children) {
            child.dispaly(depth + 3);
        }
    }

}

Leaf

/**
 * 葉節點對象
 * 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("-");
        }
        // 顯示名稱和級別
        System.out.println(String.format("%s %s", sb.toString(), name));
    }

}

測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成樹根root，根上長出兩葉LeafA 和LeafB
        Composite root = new Composite("root");
        root.add(new Leaf("Leaf A"));
        root.add(new Leaf("Leaf B"));
        // 根上長出分枝 Composite X ，分枝上也有兩葉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上再長出分枝 Composite XY ，分枝上也有兩葉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);
        // 根部又長出兩葉LeafC 和LeafD，可惜LeafD沒長牢，被風吹走了
        root.add(new Leaf("Leaf C"));
        Leaf leafD = new Leaf("Leaf D");
        root.add(leafD);
        root.remove(leafD);
        // 顯示大樹
        root.dispaly(1);
    }
}

測試結果

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

透明方式與安全方式

樹可能有無數的分枝，反覆使用 Composite 就可以實現樹狀結構，但樹葉不可以再長分枝，為什麼此處 Leaf 當中也有實現 add 和 remove？

這種叫做透明方式，也就是說在 Component 中聲明所有用來管理子對象的方法，其中包括 add, remove 等。這樣實現 Component 介面的所有子類都具備了 add 和 remove。這樣做的好處是葉節點和枝節點對於外界沒有區別，它們具備完全一致的行為介面，但問題也明顯，因為本身不具體 add 和 remove 功能，所以實現是沒有意義的。

當然也可以不去實現，這種叫做安全方式，也就是在 Component 介面中不去聲明 add 和 remove 方法，那麼子類的 Leaf 也就不需要去實現，而是在 Composite 聲明所有用來管理子類對象的方法，不過由於不夠透明，所以樹葉和樹枝將不具有相同的介面，客戶端的調用需要做相應的判斷，帶來了不便。

何時使用？

當需求中是體現部分與整體層次的結構時，以及希望用戶可以忽略組合對象與單個對象的不同，統一的使用組合結構中的所有對象時，就應該考慮用組合模式了。

舉個慄子

問題描述

總公司與分公司關係，總公司的所有管理功能同樣能使用在分公司。

代碼實現

Company

/**
 * 公司抽象類
 * 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(); // 履行職責，不同部門需要履行不同的職責

    // 用於輸出層次結構，非必須，與模式無關
    public String getDepth(int depth){
        StringBuilder sb = new StringBuilder(depth);
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            sb.append("-");
        }
        return sb.toString();
    }

}

ConcreteCompany

/**
 * 具體公司（樹枝節點）
 * 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

/**
 * 人力資源部（樹葉節點）
 * 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 員工招聘培訓管理", name));
    }

}

FinanceDepartment

/**
 * 財務部（樹葉節點）
 * 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 公司財務收支管理", name));
    }

}

測試

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteCompany root = new ConcreteCompany("北京總公司");
        root.add(new HRDepartment("總公司人力資源部"));
        root.add(new FinanceDepartment("總公司財務部"));

        ConcreteCompany comp = new ConcreteCompany("上海分公司");
        comp.add(new HRDepartment("上海分公司人力資源部"));
        comp.add(new FinanceDepartment("上海分公司財務部"));
        root.add(comp);

        ConcreteCompany comp1 = new ConcreteCompany("南京辦事處");
        comp1.add(new HRDepartment("南京辦事處人力資源部"));
        comp1.add(new FinanceDepartment("南京辦事處財務部"));
        comp.add(comp1);

        ConcreteCompany comp2 = new ConcreteCompany("杭州辦事處");
        comp2.add(new HRDepartment("杭州辦事處人力資源部"));
        comp2.add(new FinanceDepartment("杭州辦事處財務部"));
        comp.add(comp2);

        System.out.println("\n 結構圖：");
        root.dispaly(1);

        System.out.println("\n 職責：");
        root.lineOfDuty();
    }
}

測試結果

 結構圖：
- 北京總公司
---- 總公司人力資源部
---- 總公司財務部
---- 上海分公司
------- 上海分公司人力資源部
------- 上海分公司財務部
------- 南京辦事處
---------- 南京辦事處人力資源部
---------- 南京辦事處財務部
------- 杭州辦事處
---------- 杭州辦事處人力資源部
---------- 杭州辦事處財務部

 職責：
總公司人力資源部 員工招聘培訓管理
總公司財務部 公司財務收支管理
上海分公司人力資源部 員工招聘培訓管理
上海分公司財務部 公司財務收支管理
南京辦事處人力資源部 員工招聘培訓管理
南京辦事處財務部 公司財務收支管理
杭州辦事處人力資源部 員工招聘培訓管理
杭州辦事處財務部 公司財務收支管理

總結

組合模式定義了包含基本對象、組合對象的類層次結構。基本對象可以被組合成更複雜的組合對象，而這個組合對象又可以被組合，這樣不斷的遞歸下去，客戶代碼中，任何用到基本對象的地方都可以使用組合對象了。
用戶是不用關心到底是處理一個葉節點對象還是處理一個組合組件，也就用不著為定義組合而寫一些選擇判斷語句了。
組合模式讓客戶可以一致的使用組合結構和單個對象。

大話設計模式筆記（十六）の組合模式

組合模式

定義

UML圖

模板代碼

Component

Composite

Leaf

測試

測試結果

透明方式與安全方式

何時使用？

舉個慄子

問題描述

代碼實現

Company

ConcreteCompany

HRDepartment

FinanceDepartment

測試

測試結果

總結