Java组合模式：构建多层次公司组织架构

在现实生活中，常常会遇到用树形结构组织的一些场景，比如国家省市，学校班级，文件目录，分级导航菜单，以及典型的公司组织架构，整个层次结构自顶向下呈现一颗倒置的树。这种树形结构在面向对象的世界中非常适合用组合模式来处理。

一，概述

组合模式（Composite Pattern），又叫做“部分-整体”模式，是一种结构型设计模式，它允许将对象组织成树状结构，以表示“部分-整体”的层次结构。在这种结构中，可以将相同操作应用于部分和整体，从而实现对单个对象和组合对象的一致性处理。怎么理解单个对象和组合对象，比如一颗倒置的节点树，其中的叶子节点就是单个对象，每个分支节点和其下的所有子节点共同构成组合对象。

组合模式一般包含以下角色：

1. 抽象构件（Component）：为单个对象和组合对象声明公共接口，定义共有的行为或属性，如添加、删除、获取子节点等方法。
2. 叶子构件（Leaf）：即单个的对象，表示树形结构中没有子节点的对象，实现了抽象构件中的方法。
3. 组合构件（Composite）：即组合对象，包含一组子对象，同时实现了抽象构件中添加、删除、获取子节点等方法。

优点

• 提供统一的操作接口，简化客户端代码：客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无需区分它们的类型，使客户端代码更加简洁和统一。
• 提升系统灵活性和可扩展性：可以很方便地通过添加新的组合对象或叶子对象来扩展树形结构，并且可以动态地添加、删除和修改对象。

缺点

• 限制了组合对象的类型：组合模式中的组合对象必须实现相同的接口或继承相同的父类。这可能会限制组合对象的类型，使其无法满足特定的需求。
• 可能导致系统过于一般化：组合模式的使用可能导致系统过于一般化，将特定的操作和行为放在组合模式中可能不太合适。
• 增加了系统的复杂性：引入组合模式会增加系统的复杂性，需要更多的类和接口来表示组合结构，增加了代码的数量和理解难度。

适用场景

• 需要表示“部分-整体”层次结构的情况，如树状结构、目录结构等。
• 希望能够以统一的方式处理单个对象和组合对象时。
• 需要动态地添加、删除和修改对象，希望系统具有良好的扩展性时。

二，模拟公司组织架构

案例分析

接下来我们用组合模式来模拟实现下公司组织架构，使得我们可以动态管理公司人员。如上图所示，所有的叶子节点表示普通员工，是单个的对象。所有的分支节点包括根节点表示领导，每个领导都含有下属员工，总裁的下属就是主管，每个领导及其直接下属就构成组合对象。不管是总裁、主管还是普通员工，他们都是公司的雇员，这就是员工和领导的共性。

代码实现

步骤1：创建抽象构件—Employee接口，表示雇员。

public interface Employee {
    //添加下属员工
    void add(Employee e);
    //移除下属员工
    void remove(Employee e);
    //获取所有下属员工
    List<Employee> getSubordinates();
    //打印员工信息
    void info();
}

步骤2：创建叶子构件—Worker类，实现Employee接口，表示最底层的员工。对于的员工的管理操作，提供空实现即可。

public class Worker implements Employee{
    //员工姓名
    private String name;

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

    @Override
    public void add(Employee e) {
    }

    @Override
    public void remove(Employee e) {
    }

    @Override
    public List<Employee> getSubordinates() {
        return null;
    }

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("员工-"+name);
    }
}

步骤3：创建组合构件—Leader类，实现Employee接口，表示含有下属的领导。代码中用一个集合表示该领导的下属。

public class Leader implements Employee{
    //领导姓名
    private String name;
    //下属集合
    private List<Employee> subordinates;

    public Leader(String name) {
        this.name = name;
        this.subordinates= new ArrayList<>();
    }

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

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

    @Override
    public List<Employee> getSubordinates() {
        return subordinates;
    }

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("领导-"+name);
        for(Employee e:subordinates){
            e.info();
        }
    }
}

步骤4：客户端测试。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        Employee ceo=new Leader("ceo");
        Employee devLeader=new Leader("devLeader");
        Employee fatLeader=new Leader("fatLeader");
        ceo.add(devLeader);
        ceo.add(fatLeader);

        Employee devWorker01=new Worker("devWorker01");
        Employee devWorker02=new Worker("devWorder02");
        devLeader.add(devWorker01);
        devLeader.add(devWorker02);

        Employee fatWorker01=new Worker("fatWorker01");
        Employee fatWorker02=new Worker("fatWorder02");
        fatLeader.add(fatWorker01);
        fatLeader.add(fatWorker02);

        //打印整个公司架构
        ceo.info();
        System.out.println();

        //打印开发部门架构
        devLeader.info();
        System.out.println();

        //测试部门开除员工fatWorker01后的人员结构
        fatLeader.remove(fatWorker01);
        fatLeader.info();
    }
}

测试结果

三，总结

通过本篇文章的案例学习，可以看出组合模式在处理树状结构场景时，非常有用。在实际项目中，如果遇到需要表示对象的“部分-整体”关系，并希望用户能够忽略组合对象和单个对象之间的差异，可以考虑使用组合模式。它可以简化客户端操作，并提升系统灵活性和扩展性。不过，它也可能增加系统的复杂度和理解难度，我们应该根据实际需求进行权衡。

好了，希望这篇文章对你的学习有所帮助，在此感谢你的阅读，我们下次再见！