设计模式笔记 – 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。
• 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。
• 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。
• 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。

示例

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

Java 实现

创建 Employee 类，该类带有 Employee 对象的列表。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Employee {
    private String name;
    private String dept;
    private int salary;
    private List<Employee> subordinates;
    public Employee(String name, String dept, int salary) {
        this.name = name;
        this.dept = dept;
        this.salary = salary;
        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+"]");
    }
}

使用 Employee 类来创建和打印员工的层次结构。

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);

        System.out.println(CEO);
        for (Employee headEmployee : CEO.getSubordinates()) {
            System.out.println(headEmployee);
            for (Employee employee: headEmployee.getSubordinates()) {
                System.out.println(employee);
            }
        }
    }
}

Python 实现

class Employee:
    def __init__(self, name, dept, salary):
        self.name = name
        self.dept = dept
        self.salary = salary
        self.subordinates = []

    def add(self, employee):
        self.subordinates.append(employee)

    def remove(self, employee):
        self.subordinates.remove(employee)

    def get_subordinates(self):
        return self.subordinates

    def __str__(self):
        return f"Employee: [Name: {self.name}, dept: {self.dept}, salary: {self.salary}]"

if __name__ == "__main__":
    CEO = Employee("John", "CEO", 30000)
    head_sales = Employee("Robert", "Head Sales", 20000)
    head_marketing = Employee("Michel", "Head Marketing", 20000)
    clerk1 = Employee("Laura", "Marketing", 10000)
    clerk2 = Employee("Bob", "Marketing", 10000)
    sales_executives1 = Employee("Richard", "Sales", 10000)
    sales_executives2 = Employee("Rob", "Sales", 10000)

    CEO.add(head_sales)
    CEO.add(head_marketing)
    head_sales.add(sales_executives1)
    head_sales.add(sales_executives2)
    head_marketing.add(clerk1)
    head_marketing.add(clerk2)

    print(CEO)
    for head_employee in CEO.get_subordinates():
        print(head_employee)
        for employee in head_employee.get_subordinates():
            print(employee)