23種設計模式之_組合模式

前言

23種設計模式組合模式也屬于一種比較常用的模式，類似層級菜單，公司組織架構，資料結構中的樹形結構（root，Branch，Leaf）等等。

Uml通用類圖

源碼分析

大家在上學的時候應該都學過“資料結構”這門課程吧，還記得其中有一節叫“二叉樹”吧，我們上

學那會兒這一章節是必考内容，左子樹，右子樹，什麼先序周遊後序周遊什麼，重點就是二叉樹的的周遊，

我還記得當時老師就說，考試的時候一定有二叉樹的建構和周遊，現在想起來還是覺的老師是正确的，樹

狀結果在實際項目應用的非常廣泛。

咱就先說個最常見的例子，公司的人事管理就是一個典型的樹狀結構，你想想你公司的結構是不是這樣。

最高的老大，往下一層一層的管理，最後到我們這層小兵，很典型的樹狀結構（說明一下，這不是二叉樹，有關二叉樹的定義可以翻翻以前的教科書），我們今天的任務就是要把這個樹狀結構實作出來，并且還要把它遍

曆一遍，你要确認你建立的樹是否有問題呀。

從這個樹狀結構上分析，有兩種節點：有分支的節點（如研發部經理）和無分支的節點（如員工 A、員

工 D 等），我們增加一點學術術語上去，總經理叫做根節點(是不是想到 XML 中的那個根節點 root，那就對

了)，類似研發部經理有分支的節點叫做樹枝節點，類似員工 A 的無分支的節點叫做樹葉節點，都很形象，三個類型的的節點，那是不是定義三個類就可以？好，我們按照這個思路走下去，先看我們自己設計的類

圖：

這個類圖是初學者最容易想到的類圖（如果你已經看明白這個類圖的缺陷了，就可以不看下邊的實作

了，我是循序漸進的講課，呵呵），我那來看這個實作：

先看最進階别的根節點的實作

package interfac;

import java.util.ArrayList;

public interface IRoot {
    // 得到總經理的資訊
    public String getInfo();

    // 總經理下邊要有小兵，那要能增加小兵，比如研發部總經理，這是個樹枝節點
    public void add(IBranch branch);

    // 那要能增加樹葉節點
    public void add(Ileaf leaf);

    // 既然能增加，那要還要能夠周遊，不可能總經理不知道他手下有哪些人
    public ArrayList getSubordinateInfo();
}

這個根節點就是我們的總經理 CEO，然後看實作類：

package compositemodel;

import java.util.ArrayList;

import interfac.IBranch;
import interfac.IRoot;
import interfac.Ileaf;

public class RootNode implements IRoot {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資
    ArrayList  branchs = new ArrayList();



    public RootNode(String name, String postion, int pay) {
        super();
        this.name = name;
        this.postion = postion;
        this.pay = pay;
    }


    public void add(IBranch branch) {

        branchs.add(branch);
    }

    public void add(Ileaf leaf) {

        branchs.add(leaf);
    }

    public ArrayList getSubordinateInfo() {

        return this.branchs;
    }


    public String getInfo() {

        return " 姓名："+this.name+"  職位："+ this.postion+"  薪資："+ this.pay ;
    }

}

很簡單，通過構造函數傳入參數，然後獲得資訊，還可以增加子樹枝節點（部門經理）和葉子節點（秘

書）。我們再來看 IBranch.java:

package interfac;

import java.util.ArrayList;

public interface IBranch {

    public String getInfo();

    // 總經理下邊要有小兵，那要能增加小兵，比如研發部總經理，這是個樹枝節點
    public void add(IBranch branch);

    // 那要能增加樹葉節點
    public void add(Ileaf leaf);

    // 既然能增加，那要還要能夠周遊，不可能總經理不知道他手下有哪些人
    public ArrayList getSubordinateInfo();
}

下面看樹枝節點的實作：

package compositemodel;

import java.util.ArrayList;

import interfac.IBranch;
import interfac.Ileaf;

public class BranchNode implements IBranch {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資

    ArrayList branchs = new ArrayList();

    public BranchNode(String name, String postion, int pay) {
        super();
        this.name = name;
        this.postion = postion;
        this.pay = pay;
    }

    public void addSubBranch(IBranch branch) {
        branchs.add(branch);
    }

    public ArrayList getSubordinateInfo() {

        return this.branchs;
    }

    public String getInfo() {

        return " 姓名：" + this.name + "  職位：" + this.postion + "  薪資：" + this.pay;
    }

    public void add(IBranch branch) {

        branchs.add(branch);
    }

    public void add(Ileaf leaf) {
        branchs.add(leaf);

    }

}

最後看葉子節點，也就是員工的接口：

package interfac;

public interface Ileaf {

    // 得到自己資訊
    String getInfo();

}

以及葉子節點的實作

package compositemodel;

import interfac.Ileaf;

public class LeafNode implements Ileaf {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資

    public LeafNode(String name, String postion, int pay) {
        super();
        this.name = name;
        this.postion = postion;
        this.pay = pay;
    }

    public String getInfo() {

        return " 姓名：" + this.name + "  職位：" + this.postion + "  薪資：" + this.pay;
    }

}

好了，所有的根節點，樹枝節點和葉子節點都已經實作了，從總經理、部門經理到最終的員工都已經

實作了，然後的工作就是組裝成一個樹狀結構和周遊這個樹狀結構，看 Client.java 程式：

package compositemodel;

import java.util.ArrayList;

import interfac.IBranch;
import interfac.IRoot;
import interfac.Ileaf;

/**
 * 組合模式适用屬性結構 層級關系
 * 
 * @author weichyang
 * 
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        // 首先産生了一個根節點
        IRoot ceo = new RootNode("王大麻子", "總經理", 100000);
        // 産生三個部門經理，也就是樹枝節點
        IBranch developDep = new BranchNode("劉大瘸子", "研發部門經理", 10000);
        IBranch salesDep = new BranchNode("馬二拐子", "銷售部門經理", 20000);
        IBranch financeDep = new BranchNode("趙三駝子", "财務部經理", 30000);
        // 再把三個小組長産生出來
        IBranch firstDevGroup = new BranchNode("楊三乜斜", "開發一組組長", 5000);

        IBranch secondDevGroup = new BranchNode("吳大棒槌", "開發二組組長", 6000);
        // 剩下的及時我們這些小兵了,就是路人甲，路人乙
        Ileaf a = new LeafNode("a", "開發人員", 2000);
        Ileaf b = new LeafNode("b", "開發人員", 2000);
        Ileaf c = new LeafNode("c", "開發人員", 2000);
        Ileaf d = new LeafNode("d", "開發人員", 2000);
        Ileaf e = new LeafNode("e", "開發人員", 2000);
        Ileaf f = new LeafNode("f", "開發人員", 2000);
        Ileaf g = new LeafNode("g", "開發人員", 2000);
        Ileaf h = new LeafNode("h", "銷售人員", 5000);
        Ileaf i = new LeafNode("i", "銷售人員", 4000);
        Ileaf j = new LeafNode("j", "财務人員", 5000);
        Ileaf k = new LeafNode("k", "CEO秘書", 8000);
        Ileaf zhengLaoLiu = new LeafNode("鄭老六", "研發部副總", 20000);
        // 該産生的人都産生出來了，然後我們怎麼組裝這棵樹
        // 首先是定義總經理下有三個部門經理
        ceo.add(developDep);
        ceo.add(salesDep);
        ceo.add(financeDep);
        // 總經理下還有一個秘書
        ceo.add(k);
        // 定義研發部門 下的結構
        developDep.add(firstDevGroup);
        developDep.add(secondDevGroup);
        // 研發部經理下還有一個副總
        developDep.add(zhengLaoLiu);
        // 看看開發兩個開發小組下有什麼
        firstDevGroup.add(a);
        firstDevGroup.add(b);
        firstDevGroup.add(c);
        secondDevGroup.add(d);
        secondDevGroup.add(e);
        secondDevGroup.add(f);
        // 再看銷售部下的人員情況
        salesDep.add(h);
        salesDep.add(i);
        // 最後一個财務
        financeDep.add(j);

        // 樹狀結構寫完畢，然後我們列印出來
        System.out.println(ceo.getInfo());
        // 列印出來整個樹形
        getAllSubordinateInfo(ceo.getSubordinateInfo());

    }

    // 周遊所有的樹枝節點，列印出資訊
    private static void getAllSubordinateInfo(ArrayList subordinateList) {
        int length = subordinateList.size();
        for (int m = 0; m < length; m++) { // 定義一個ArrayList長度，不要在for循環中每次計算
            Object s = subordinateList.get(m);
            if (s instanceof LeafNode) { // 是個葉子節點，也就是員工
                Ileaf employee = (Ileaf) s;
                System.out.println(((Ileaf) s).getInfo());
            } else {
                IBranch branch = (IBranch) s;
                System.out.println(branch.getInfo());
                // 再遞歸調用
                getAllSubordinateInfo(branch.getSubordinateInfo());
            }
        }
    }
}

運作結果：

姓名：王大麻子職位：總經理薪資：100000

姓名：劉大瘸子職位：研發部門經理薪資：10000

姓名：楊三乜斜職位：開發一組組長薪資：5000

姓名：a 職位：開發人員薪資：2000

姓名：b 職位：開發人員薪資：2000

姓名：c 職位：開發人員薪資：2000

姓名：吳大棒槌職位：開發二組組長薪資：6000

姓名：d 職位：開發人員薪資：2000

姓名：e 職位：開發人員薪資：2000

姓名：f 職位：開發人員薪資：2000

姓名：鄭老六職位：研發部副總薪資：20000

姓名：馬二拐子職位：銷售部門經理薪資：20000

姓名：h 職位：銷售人員薪資：5000

姓名：i 職位：銷售人員薪資：4000

姓名：趙三駝子職位：财務部經理薪資：30000

姓名：j 職位：财務人員薪資：5000

姓名：k 職位：CEO秘書薪資：8000

和我們期望要的結果一樣，一棵完整的樹就生成了，而且我們還能夠周遊。看類圖或程式的時候，你

有沒有發覺有問題？getInfo 每個接口都有為什麼不能抽象出來？Root 類和 Branch 類有什麼差别？為什麼

要定義成兩個接口兩個類?如果我要加一個任職期限，你是不是每個類都需要修改？如果我要後序周遊（從

員工找到他的上級上司）能做嗎？——徹底暈菜了！

問題很多，我們一個一個解決，先說抽象的問題，确實可以吧 IBranch 和 IRoot 合并成一個接口，這

個我們先肯定下來，這是個比較大的改動，我們先畫個類圖：

這個類圖還是有點問題的，接口的作用是什麼？定義共性，那 ILeaf 和 IBranch 是不是也有共性呢？

有 getInfo（），我們是不是要把這個共性也已經封裝起來呢？好，我們再修改一下類圖：

類圖上有兩個接口，ICorp 是公司所有人員的資訊的接口類，不管你是經理還是員工，你都有名字，職

位，薪水，這個定義成一個接口沒有錯，IBranch 有沒有必要呢？

先看到Icrop接口

package interfac;

public interface ICrop {
    String getInfo();
}
實作

import interfac.ICrop;
import interfac.Ileaf;

public class LeafNode implements ICrop {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資

    public LeafNode(String name, String postion, int pay) {
        super();
        this.name = name;
        this.postion = postion;
        this.pay = pay;
    }

    public String getInfo() {

        return " 姓名：" + this.name + "  職位：" + this.postion + "  薪資：" + this.pay;
    }

}

小兵就隻有這些資訊了，我們是具體幹活的，我們是管理不了其他同僚的，我們來看看那些經理和小

組長是怎麼實作的，先看接口：

package interfac;

import java.util.ArrayList;

public interface IBranch {

    // 那要能增加樹葉節點
    public void add(ICrop leaf);

    // 既然能增加，那要還要能夠周遊，不可能總經理不知道他手下有哪些人
    public ArrayList getSubordinateInfo();
}

實作類

package compositemodel;

import java.util.ArrayList;

import interfac.IBranch;
import interfac.ICrop;
import interfac.Ileaf;

public class BranchNode implements IBranch, ICrop {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資

    ArrayList branchs = new ArrayList();

    public BranchNode(String name, String postion, int pay) {
        super();
        this.name = name;
        this.postion = postion;
        this.pay = pay;
    }

    public ArrayList getSubordinateInfo() {

        return this.branchs;
    }

    public String getInfo() {

        return " 姓名：" + this.name + "  職位：" + this.postion + "  薪資：" + this.pay;
    }

    public void add(ICrop leaf) {
        branchs.add(leaf);

    }

}

接口也是很簡單的，下面是實作類：

package compositemodel;

import java.util.ArrayList;

/**
 * 組合模式适用屬性結構 層級關系
 * 
 * @author weichyang
 * 
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        // 首先産生了一個根節點
        BranchNode ceo = new BranchNode("王大麻子", "總經理", 100000);
        // 産生三個部門經理，也就是樹枝節點
        BranchNode developDep = new BranchNode("劉大瘸子", "研發部門經理", 10000);
        BranchNode salesDep = new BranchNode("馬二拐子", "銷售部門經理", 20000);
        BranchNode financeDep = new BranchNode("趙三駝子", "财務部經理", 30000);
        // 再把三個小組長産生出來
        BranchNode firstDevGroup = new BranchNode("楊三乜斜", "開發一組組長", 5000);

        BranchNode secondDevGroup = new BranchNode("吳大棒槌", "開發二組組長", 6000);
        // 剩下的及時我們這些小兵了,就是路人甲，路人乙
        LeafNode a = new LeafNode("a", "開發人員", 2000);
        LeafNode b = new LeafNode("b", "開發人員", 2000);
        LeafNode c = new LeafNode("c", "開發人員", 2000);
        LeafNode d = new LeafNode("d", "開發人員", 2000);
        LeafNode e = new LeafNode("e", "開發人員", 2000);
        LeafNode f = new LeafNode("f", "開發人員", 2000);
        LeafNode g = new LeafNode("g", "開發人員", 2000);
        LeafNode h = new LeafNode("h", "銷售人員", 5000);
        LeafNode i = new LeafNode("i", "銷售人員", 4000);
        LeafNode j = new LeafNode("j", "财務人員", 5000);
        LeafNode k = new LeafNode("k", "CEO秘書", 8000);
        LeafNode zhengLaoLiu = new LeafNode("鄭老六", "研發部副總", 20000);
        // 該産生的人都産生出來了，然後我們怎麼組裝這棵樹
        // 首先是定義總經理下有三個部門經理
        ceo.add(developDep);
        ceo.add(salesDep);
        ceo.add(financeDep);
        // 總經理下還有一個秘書
        ceo.add(k);
        // 定義研發部門 下的結構
        developDep.add(firstDevGroup);
        developDep.add(secondDevGroup);
        // 研發部經理下還有一個副總
        developDep.add(zhengLaoLiu);
        // 看看開發兩個開發小組下有什麼
        firstDevGroup.add(a);
        firstDevGroup.add(b);
        firstDevGroup.add(c);
        secondDevGroup.add(d);
        secondDevGroup.add(e);
        secondDevGroup.add(f);
        // 再看銷售部下的人員情況
        salesDep.add(h);
        salesDep.add(i);
        // 最後一個财務
        financeDep.add(j);

        // 樹狀結構寫完畢，然後我們列印出來
        System.out.println(ceo.getInfo());
        // 列印出來整個樹形
        getAllSubordinateInfo(ceo.getSubordinateInfo());

    }

    // 周遊所有的樹枝節點，列印出資訊
    private static void getAllSubordinateInfo(ArrayList subordinateList) {
        int length = subordinateList.size();
        for (int m = 0; m < length; m++) { // 定義一個ArrayList長度，不要在for循環中每次計算
            Object s = subordinateList.get(m);
            if (s instanceof LeafNode) { // 是個葉子節點，也就是員工
                LeafNode employee = (LeafNode) s;
                System.out.println(employee.getInfo());
            } else {
                BranchNode branch = (BranchNode) s;
                System.out.println(branch.getInfo());
                // 再遞歸調用
                getAllSubordinateInfo(branch.getSubordinateInfo());
            }
        }
    }
}

運作結果是相同的

一個非常清理的樹狀人員資源管理圖出現了，那我們的程式是否還可以優化？可以！你看 Leaf 和 Branch

中都有 getInfo 資訊，是否可以抽象，好，我們抽象一下：

你一看這個圖，樂了，能不樂嘛，減少很多工作量了，接口沒有了，改成抽象類了，IBranch 接口也沒

有了，直接把方法放到了實作類中了，那我們先來看抽象類：

package compositemodel;

public abstract class Crop {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資

    public Crop(String name, String postion, int pay) {

        this.name = name;
        this.postion = postion;
        this.pay = pay;
    }

    public String getInfo() {
        return " 姓名：" + this.name + "  職位：" + this.postion + "  薪資：" + this.pay;
    }

}

個改動比較多，就幾行代碼就完成了，确實就應該這樣，下面是小頭目的實作類：

package compositemodel;

import java.util.ArrayList;

public class BranchNode extends Crop {

    String name;// 姓名
    String postion;// 職位
    int pay;// 薪資

    ArrayList branchs = new ArrayList();

    public BranchNode(String name, String postion, int pay) {
        super(name, postion, pay);
    }

    public ArrayList getSubordinateInfo() {

        return this.branchs;
    }

    public void add(Crop leaf) {
        branchs.add(leaf);

    }

}

// 周遊所有的樹枝節點，列印出資訊

private static void getAllSubordinateInfo(ArrayList subordinateList) {
        int length = subordinateList.size();
        for (int m = 0; m < length; m++) { // 定義一個ArrayList長度，不要在for循環中每次計算
            Object s = subordinateList.get(m);
            if (s instanceof LeafNode) { // 是個葉子節點，也就是員工
                LeafNode employee = (LeafNode) s;
                System.out.println(employee.getInfo());
            } else {
                BranchNode branch = (BranchNode) s;
                System.out.println(branch.getInfo());
                // 再遞歸調用
                getAllSubordinateInfo(branch.getSubordinateInfo());
            }
        }
    }

    public static String getTreeInfo(BranchNode root) {
        ArrayList<Crop> subordinateList = root.getSubordinateInfo();
        String info = "";
        for (Crop s : subordinateList) {
            if (s instanceof LeafNode) { // 是員工就直接獲得資訊
                info = info + s.getInfo() + "\n";
            } else { // 是個小頭目
                info = info + s.getInfo() + "\n" + getTreeInfo((BranchNode) s);
            }
        }
        return info;
    }

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