一文彻底了解组合模式-2022-06-15

哈喽，大家好，我是指北君。
相信树形结构大家都知道，但是是否知道用到了什么设计模式吗？

1、什么是组合模式？

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

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

说人话：用于处理树形结构数据。

2、组合模式定义

①、Component 抽象构件角色

定义参加组合对象的共有方法和属性，可以定义一些默认的行为或属性。

②、Leaf 叶子节点

叶子对象，其下再也没有其他的子节点，是遍历的最小单位。

③、Composite 树枝构件

树枝对象，作用是组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。

3、组合模式通用代码实现

/**
 * 个体和整体的抽象
 */
public abstract class Component {
    // 个体和整体都有的共享
    public void doSomething(){
        // 通用业务逻辑
        System.out.println("通用业务逻辑");
    }
}

/**
 * 树枝节点
 */
public class Composite extends Component{
    // 构件容器
    private ArrayList<Component> componentArrayList = new ArrayList<>();

    // 增加一个叶子节点或者树枝节点
    public void add(Component component){
        this.componentArrayList.add(component);
    }

    // 删除一个叶子节点或者树枝节点
    public void remove(Component component){
        this.componentArrayList.remove(component);
    }

    // 获取分支下所有叶子节点和树枝节点
    public List<Component> getChildren(){
        return this.componentArrayList;
    }
}

/**
 * 叶子节点
 */
public class Leaf extends Component {

    // 覆写父类方法
    @Override
    public void doSomething() {
        // 叶子节点逻辑
        System.out.println("叶子节点逻辑");
    }
}

测试：

public class ClientTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个根节点
        Composite root = new Composite();
        root.doSomething();
        // 创建一个树枝构件
        Composite branch = new Composite();
        // 创建一个叶子节点
        Leaf leaf = new Leaf();

        // 串联起来
        root.add(branch);
        branch.add(leaf);

        display(root);
    }

    // 通过递归遍历数
    public static void display(Composite root){
        for(Component c : root.getChildren()){
            if(c instanceof Leaf){ // 叶子节点
                c.doSomething();
            }else{
                display((Composite) c);
            }
        }
    }
}

这里我们在举一个例子：

假设我们在开发一个 OA 系统（办公自动化系统）。公司的组织结构包含部门和员工两种数据类型。其中，部门又可以包含子部门和员工。

我们希望在内存中构建整个公司的人员架构图（部门、子部门、员工的隶属关系），并且提供接口计算出部门的薪资成本（隶属于这个部门的所有员工的薪资和）。

/**
 * 部门类和员工类的抽象类
 */
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;
    }
}

测试：

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

    public static void main(String[] args) {
        // 创建总部门
        Department root = new Department(ORGANIZATION_ROOT_ID);

        // 创建子部门
        Department branch = new Department(2L);

        // 创建员工
        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){
        // 根据 部门id 查询数据库 所有下属部门 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);
        }

        // 根据部门id 查询数据库 其关联员工所有 id
        // List<Long> employeeIds = employeeRepo.getDepartmentEmployeeIds(department.getId());
        List<Long> employeeIds = new ArrayList<>();
        for (Long employeeId : employeeIds){
            // 根据 employeeId 查询数据库得到 salary
            // 假设为 1000
            double salary = 1000d;
            department.addSubNode(new Employee(employeeId,salary));
        }


    }
}

4、组合模式优点

①、高层模块调用简单

一棵树形机构中的所有节点都是Component，局部和整体对调用者来说没有任何区别，也就是说，高层模块不必关心自己处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了高层模块的代码。

②、节点自由增加

使用了组合模式后，如果想增加一个树枝节点、叶子节点都很容易，只要找到它的父节点就成，非常容易扩展，符合开闭原则，对以后的维护非常有利。

5、组合模式应用场景

只要是树形结构，就可以考虑使用组合模式。

①、维护和展示部分-整体关系的场景，如树形菜单、文件和文件夹管理。

②、从一个整体中能够独立出部分模块或功能的场景