设计模式：组合模式(COMPOSITE)|菜鸟教程

定义

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。

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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。

结构:

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：
算术表达式包括操作数、操作符和另一个操作数，其中，另一个操作符也可以是操作树、操作符和另一个操作数。

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。

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实现

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。

CPP实现

步骤 1
定义抽象类接口

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

class Employee
{
public:
    void add(Employee* employee);
    void remove(Employee* employee);
    list getSubordinates();
    string tostring();
    Employee(string name, string dept, int salary);

private:
    string  name;
    string  dept;
    int     salary;
    list subordinates;
};

步骤 2
实现抽象类接口

#include "Employee.h"

void Employee::add(Employee* employee)
{
    subordinates.push_back(employee);
}

void Employee::remove(Employee* employee)
{
    subordinates.remove(employee);
}

list Employee::getSubordinates()
{
    return subordinates;
}

string Employee::tostring()
{
    #if 1
    stringstream stream;
    stream << this->salary;  //n为int类型
    string sal = stream.str();
    #else
    string sal = to_string(this->salary);
    #endif
    return "Employee :[ Name : "+ name  +", dept : "+ dept + ", salary :" + sal +" ]";
}

Employee::Employee(string name, string dept, int salary)
{
    this->name = name;
    this->dept = dept;
    this->salary = salary;
}

步骤 3
使用代码来验证,创建一个CEO，CEO下面管理有headSales 和 headMarketing。
headSales下面管理两个clerk职员;headMarketing下面有两个sale职员。

#include "Employee.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    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);

    cout << CEO->tostring() << endl;

    list firstEmplist = CEO->getSubordinates();
    for(auto item : firstEmplist){
        cout << item->tostring() << endl;
        list secondEmplist = item->getSubordinates();
        for(auto secItem : secondEmplist){
            cout << secItem->tostring() << endl;
        }
    }
    return 0;
}

步骤 4
验证结果：

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 ]

Java实现

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 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();
   }

   public void add(Employee e) {
      subordinates.add(e);
   }

   public void remove(Employee e) {
      subordinates.remove(e);
   }

   public List 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
验证输出。

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 ]

参考资料

• http://www.runoob.com/design-pattern/composite-pattern.html
• C++的实现源码可以从[email protected]:lory17/designpatterncode.git 获取。