Java設計模式之（十）——組合模式

YSOcean發表於2021-11-29
Java設計模式

1、什麼是組合模式？

Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies.Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.

組合模式（Composite Pattern）：將物件組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構， 使得使用者對單個物件和組合物件的使用具有一致性。

說人話：用於處理樹形結構資料。

2、組合模式定義

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①、Component 抽象構件角色

定義參加組合物件的共有方法和屬性，可以定義一些預設的行為或屬性。

②、Leaf 葉子節點

葉子物件，其下再也沒有其他的子節點，是遍歷的最小單位。

③、Composite 樹枝構件

樹枝物件，作用是組合樹枝節點和葉子節點形成一個樹形結構。

3、組合模式通用程式碼實現

/**
 * 個體和整體的抽象
 */
public abstract class Component {
    // 個體和整體都有的共享
    public void doSomething(){
        // 通用業務邏輯
        System.out.println("通用業務邏輯");
    }
}

/**
 * 樹枝節點
 */
public class Composite extends Component{
    // 構件容器
    private ArrayList<Component> componentArrayList = new ArrayList<>();

    // 增加一個葉子節點或者樹枝節點
    public void add(Component component){
        this.componentArrayList.add(component);
    }

    // 刪除一個葉子節點或者樹枝節點
    public void remove(Component component){
        this.componentArrayList.remove(component);
    }

    // 獲取分支下所有葉子節點和樹枝節點
    public List<Component> getChildren(){
        return this.componentArrayList;
    }
}

/**
 * 葉子節點
 */
public class Leaf extends Component {

    // 覆寫父類方法
    @Override
    public void doSomething() {
        // 葉子節點邏輯
        System.out.println("葉子節點邏輯");
    }
}

測試：

public class ClientTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個根節點
        Composite root = new Composite();
        root.doSomething();
        // 建立一個樹枝構件
        Composite branch = new Composite();
        // 建立一個葉子節點
        Leaf leaf = new Leaf();

        // 串聯起來
        root.add(branch);
        branch.add(leaf);

        display(root);
    }

    // 通過遞迴遍歷數
    public static void display(Composite root){
        for(Component c : root.getChildren()){
            if(c instanceof Leaf){ // 葉子節點
                c.doSomething();
            }else{
                display((Composite) c);
            }
        }
    }
}

這裡我們在舉一個例子：

假設我們在開發一個 OA 系統（辦公自動化系統）。公司的組織結構包含部門和員工兩種資料型別。其中，部門又可以包含子部門和員工。

我們希望在記憶體中構建整個公司的人員架構圖（部門、子部門、員工的隸屬關係），並且提供介面計算出部門的薪資成本（隸屬於這個部門的所有員工的薪資和）。

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/**
 * 部門類和員工類的抽象類
 */
public abstract class HumanResource {
    protected long id;
    protected double salary;

    public HumanResource(long id){
        this.id = id;
    }

    public long getId(){
        return id;
    }

    public abstract double calculateSalary();

}

public class Department extends HumanResource{
    private List<HumanResource> subNodes = new ArrayList<>();

    public Department(long id){
        super(id);
    }

    @Override
    public double calculateSalary() {
        double totalSalary = 0d;
        for (HumanResource hr : subNodes){
            totalSalary += hr.calculateSalary();
        }
        this.salary = totalSalary;
        return totalSalary;
    }

    public void addSubNode(HumanResource humanResource){
        subNodes.add(humanResource);
    }
}

public class Employee extends HumanResource{
    public Employee(long id,double salary){
        super(id);
        this.salary = salary;
    }

    @Override
    public double calculateSalary() {
        return salary;
    }
}

測試：

public class PersonClientTest {
    private static final long ORGANIZATION_ROOT_ID = 1;

    public static void main(String[] args) {
        // 建立總部門
        Department root = new Department(ORGANIZATION_ROOT_ID);

        // 建立子部門
        Department branch = new Department(2L);

        // 建立員工
        Employee employee1 = new Employee(21L,2000);
        Employee employee2 = new Employee(22L,4000);

        root.addSubNode(branch);
        branch.addSubNode(employee1);
        branch.addSubNode(employee2);

        double v = root.calculateSalary();
        System.out.println(v);
    }

    private void buildOrganization(Department department){
        // 根據 部門id 查詢資料庫 所有下屬部門 id
        // List<Long> subDepartmentIds = departmentRepo.getSubDepartmentIds(department.getId());
        List<Long> subDepartmentIds = new ArrayList<>();

        for (Long subDepartmentId : subDepartmentIds){
            Department subDepartment = new Department(subDepartmentId);
            department.addSubNode(subDepartment);
            buildOrganization(subDepartment);
        }

        // 根據部門id 查詢資料庫 其關聯員工所有 id
        // List<Long> employeeIds = employeeRepo.getDepartmentEmployeeIds(department.getId());
        List<Long> employeeIds = new ArrayList<>();
        for (Long employeeId : employeeIds){
            // 根據 employeeId 查詢資料庫得到 salary
            // 假設為 1000
            double salary = 1000d;
            department.addSubNode(new Employee(employeeId,salary));
        }


    }
}

4、組合模式優點

①、高層模組呼叫簡單

一棵樹形機構中的所有節點都是Component， 區域性和整體對呼叫者來說沒有任何區別，也就是說， 高層模組不必關心自己處理的是單個物件還是整個組合結構， 簡化了高層模組的程式碼。

②、節點自由增加

使用了組合模式後， 如果想增加一個樹枝節點、 葉子節點都很容易， 只要找到它的父節點就成， 非常容易擴充套件， 符合開閉原則， 對以後的維護非常有利。

5、組合模式應用場景

只要是樹形結構，就可以考慮使用組合模式。

①、維護和展示部分-整體關係的場景， 如樹形選單、 檔案和資料夾管理。

②、從一個整體中能夠獨立出部分模組或功能的場景

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