设计模式--组合模式

组合模式（Composite Pattern）详解

组合模式是一种结构型设计模式，它允许你将对象组合成树形结构来表示“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。

适用场景

• 需要表示对象的部分-整体层次结构时：比如公司组织结构，文件系统等。
• 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。

结构

组合模式包含以下角色：

1. Component（组件）：定义了叶子和容器的共同接口或抽象类。
2. Leaf（叶子）：叶子节点，没有子节点的对象。
3. Composite（容器）：容器节点，包含子节点的对象。

代码实现

组件接口

首先，定义一个组件接口 Component，它定义了所有叶子和容器的公共操作：

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

// Component
interface Component {
    void showDetails();
}

叶子节点

叶子节点是实现了 Component 接口的类，没有子节点：

// Leaf
class Employee implements Component {
    private String name;
    private String position;

    public Employee(String name, String position) {
        this.name = name;
        this.position = position;
    }

    @Override
    public void showDetails() {
        System.out.println(name + " works as " + position);
    }
}

容器节点

容器节点是实现了 Component 接口的类，包含子节点：

// Composite
class Department implements Component {
    private String name;
    private List<Component> employees = new ArrayList<>();

    public Department(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void addEmployee(Component employee) {
        employees.add(employee);
    }

    public void removeEmployee(Component employee) {
        employees.remove(employee);
    }

    @Override
    public void showDetails() {
        System.out.println("Department: " + name);
        for (Component employee : employees) {
            employee.showDetails();
        }
    }
}

客户端代码

客户端代码使用组合模式来创建和操作对象：

public class CompositePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建叶子节点
        Component emp1 = new Employee("Alice", "Developer");
        Component emp2 = new Employee("Bob", "Designer");
        Component emp3 = new Employee("Charlie", "Manager");

        // 创建容器节点
        Department engineering = new Department("Engineering Department");
        Department design = new Department("Design Department");

        // 将叶子节点添加到容器节点
        engineering.addEmployee(emp1);
        design.addEmployee(emp2);
        design.addEmployee(emp3);

        // 显示容器节点和叶子节点的详细信息
        engineering.showDetails();
        design.showDetails();
    }
}

详细解释

1. Component 接口：定义了 showDetails 方法，这是叶子和容器共有的方法。
2. Employee 类：实现了 Component 接口，它是叶子节点，表示没有子节点的对象，如具体的员工。
3. Department 类：也是实现了 Component 接口，它是容器节点，表示可以包含子节点的对象，如部门。它有一个 List 来存储其包含的 Component 对象，并实现了 addEmployee 和 removeEmployee 方法来管理这些子对象。
4. CompositePatternDemo 类：客户端代码，演示了如何使用组合模式来创建和管理对象。它创建了具体的员工（叶子节点）和部门（容器节点），并展示了如何通过调用 showDetails 方法来显示所有对象的信息。

优缺点

优点：

• 清晰地定义了层次结构，可以轻松管理子对象的添加和删除。
• 客户端可以统一地对待组合对象和单个对象，简化了代码。

缺点：

• 设计较为复杂，可能会增加系统的复杂性。
• 容器与叶子之间的方法可能有不一致的情况。

总结

组合模式是一种强大的设计模式，它可以帮助你构建灵活的树形结构，并且使得客户端能够统一地处理单个对象和组合对象。通过使用组合模式，你可以更容易地扩展和维护系统。