组合模式

组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。

我们通过下面的实例来演示组合模式的用法。实例演示了一个组织中员工的层次结构。

介绍

意图： 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。

主要解决： 它在我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

何时使用： 1、您想表示对象的部分-整体层次结构（树形结构）。 2、您希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

如何解决： 树枝和叶子实现统一接口，树枝内部组合该接口。

关键代码： 树枝内部组合该接口，并且含有内部属性 List，里面放 Component。

应用实例： 1、算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数，其中，另一个操作数也可以是操作数、操作符和另一个操作数。 2、在 JAVA AWT 和 SWING 中，对于 Button 和 Checkbox 是树叶，Container 是树枝。

优点： 1、高层模块调用简单。 2、节点自由增加。

缺点： 在使用组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。

使用场景： 部分、整体场景，如树形菜单，文件、文件夹的管理。

注意事项： 定义时为具体类。

组合模式的核心角色包括：

  • 组件（Component）:

    • 定义了组合中所有对象的通用接口，可以是抽象类或接口。它声明了用于访问和管理子组件的方法，包括添加、删除、获取子组件等。

  • 叶子节点（Leaf）:

    • 表示组合中的叶子节点对象，叶子节点没有子节点。它实现了组件接口的方法，但通常不包含子组件。

  • 复合节点（Composite）:

    • 表示组合中的复合对象，复合节点可以包含子节点，可以是叶子节点，也可以是其他复合节点。它实现了组件接口的方法，包括管理子组件的方法。

  • 客户端（Client）:

    • 通过组件接口与组合结构进行交互，客户端不需要区分叶子节点和复合节点，可以一致地对待整体和部分。

实现

我们有一个类 Employee ，该类被当作组合模型类。 CompositePatternDemo 类使用 Employee 类来添加部门层次结构，并打印所有员工。

组合模式的 UML 图

步骤 1

创建 Employee 类，该类带有 Employee 对象的列表。

Employee.java

import java . util . ArrayList ; import java . util . List ; public class Employee { private String name ; private String dept ; private int salary ; private List < Employee > subordinates ; // 构造函数 public Employee ( String name , String dept , int sal ) { this . name = name ; this . dept = dept ; this . salary = sal ; subordinates = new ArrayList < Employee > ( ) ; } public void add ( Employee e ) { subordinates . add ( e ) ; } public void remove ( Employee e ) { subordinates . remove ( e ) ; } public List < Employee > getSubordinates ( ) { return subordinates ; } public String toString ( ) { return ( " Employee :[ Name : " + name + " , dept : " + dept + " , salary : " + salary + " ] " ) ; } }

步骤 2

使用 Employee 类来创建和打印员工的层次结构。

CompositePatternDemo.java

public class CompositePatternDemo { public static void main ( String [ ] args ) { Employee CEO = new Employee ( " John " , " CEO " , 30000 ) ; Employee headSales = new Employee ( " Robert " , " Head Sales " , 20000 ) ; Employee headMarketing = new Employee ( " Michel " , " Head Marketing " , 20000 ) ; Employee clerk1 = new Employee ( " Laura " , " Marketing " , 10000 ) ; Employee clerk2 = new Employee ( " Bob " , " Marketing " , 10000 ) ; Employee salesExecutive1 = new Employee ( " Richard " , " Sales " , 10000 ) ; Employee salesExecutive2 = new Employee ( " Rob " , " Sales " , 10000 ) ; CEO . add ( headSales ) ; CEO . add ( headMarketing ) ; headSales . add ( salesExecutive1 ) ; headSales . add ( salesExecutive2 ) ; headMarketing . add ( clerk1 ) ; headMarketing . add ( clerk2 ) ; // 打印该组织的所有员工 System . out . println ( CEO ) ; for ( Employee headEmployee : CEO . getSubordinates ( ) ) { System . out . println ( headEmployee ) ; for ( Employee employee : headEmployee . getSubordinates ( ) ) { System . out . println ( employee ) ; } } } }

步骤 3

执行程序，输出结果为： 

									Employee :[ Name : John, dept : CEO, salary :30000 ]
Employee :[ Name : Robert, dept : Head Sales, salary :20000 ]
Employee :[ Name : Richard, dept : Sales, salary :10000 ]
Employee :[ Name : Rob, dept : Sales, salary :10000 ]
Employee :[ Name : Michel, dept : Head Marketing, salary :20000 ]
Employee :[ Name : Laura, dept : Marketing, salary :10000 ]
Employee :[ Name : Bob, dept : Marketing, salary :10000 ]