王争《设计模式之美》学习笔记

• 组合模式跟我们之前讲的面向对象设计中的“组合关系（通过组合来组装两个类）”，完全是两码事。
• 这里讲的“组合模式”，主要是用来处理树形结构数据。因为其应用场景的特殊性，这种模式在实际的项目开发中并不那么常用。

组合模式的原理与实现

• 组合模式是这样定义的：一组对象组织（Compose）成树形结构，以表示一种“部分-整体”的层次结构。组合让客户端（在很多设计模式书籍中，“客户端”代指代码的使用者。）可以统一单个对象和组合对象的处理逻辑。

文中举例

• 设计一个类来表示文件系统中的目录，能方便地实现下面这些功能：
  • 动态地添加、删除某个目录下的子目录或文件
  • 统计指定目录下的文件个数
  • 统计指定目录下的文件总大小

public class FileSystemNode {
  private String path;
  private boolean isFile;
  private List<FileSystemNode> subNodes = new ArrayList<>();
  public FileSystemNode(String path, boolean isFile) {
    this.path = path;
    this.isFile = isFile;
  }
  public int countNumOfFiles() {
    // TODO:...
  }
  public long countSizeOfFiles() {
    // TODO:...
  }
  public String getPath() {
    return path;
  }
  public void addSubNode(FileSystemNode fileOrDir) {
    subNodes.add(fileOrDir);
  }
  public void removeSubNode(FileSystemNode fileOrDir) {
    int size = subNodes.size();
    int i = 0;
    for (; i < size; ++i) {
      if (subNodes.get(i).getPath().equalsIgnoreCase(fileOrDir.getPath())) {
        break;
      }
    }
    if (i < size) {
      subNodes.remove(i);
    }
  }
}

• 单纯从功能实现角度来说，上面的代码没有问题，已经实现了我们想要的功能。但是，如果我们开发的是一个大型系统，从扩展性（文件或目录可能会对应不同的操作）、业务建模（文件和目录从业务上是两个概念）、代码的可读性（文件和目录区分对待更加符合人们对业务的认知）的角度来说，我们最好对文件和目录进行区分设计，定义为File和Directory两个类。

public abstract class FileSystemNode {
  protected String path;
  public FileSystemNode(String path) {
    this.path = path;
  }
  public abstract int countNumOfFiles();
  public abstract long countSizeOfFiles();
  public String getPath() {
    return path;
  }
}

public class File extends FileSystemNode {
  public File(String path) {
    super(path);
  }
  @Override
  public int countNumOfFiles() {
    return 1;
  }
  @Override
  public long countSizeOfFiles() {
    java.io.File file = new java.io.File(path);
    if (!file.exists()) return 0;
    return file.length();
  }
}

public class Directory extends FileSystemNode {
  private List<FileSystemNode> subNodes = new ArrayList<>();
  public Directory(String path) {
    super(path);
  }
  @Override
  public int countNumOfFiles() {
    int numOfFiles = 0;
    for (FileSystemNode fileOrDir : subNodes) {
      numOfFiles += fileOrDir.countNumOfFiles();
    }
    return numOfFiles;
  }
  @Override
  public long countSizeOfFiles() {
    long sizeofFiles = 0;
    for (FileSystemNode fileOrDir : subNodes) {
      sizeofFiles += fileOrDir.countSizeOfFiles();
    }
    return sizeofFiles;
  }
  public void addSubNode(FileSystemNode fileOrDir) {
    subNodes.add(fileOrDir);
  }
  public void removeSubNode(FileSystemNode fileOrDir) {
    int size = subNodes.size();
    int i = 0;
    for (; i < size; ++i) {
      if (subNodes.get(i).getPath().equalsIgnoreCase(fileOrDir.getPath())) {
        break;
      }
    }
    if (i < size) {
      subNodes.remove(i);
    }
  }
}

• 再重新看一下组合模式的定义：“将一组对象（文件和目录）组织成树形结构，以表示一种‘部分-整体’的层次结构（目录与子目录的嵌套结构）。组合模式让客户端可以统一单个对象（文件）和组合对象（目录）的处理逻辑（递归遍历）。”
• 实际上，刚才讲的这种组合模式的设计思路，与其说是一种设计模式，倒不如说是对业务场景的一种数据结构和算法的抽象。

组合模式的应用场景举例

文中举例

• 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。
• 部门又可以包含子部门和员工。

设计实现

• 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）。
• 部门包含子部门和员工，这是一种嵌套结构，可以表示成树这种数据结构。计算每个部门的薪资开支这样一个需求，也可以通过在树上的遍历算法来实现。

代码实现

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 Employee extends HumanResource {
  public Employee(long id, double salary) {
    super(id);
    this.salary = salary;
  }
  @Override
  public double calculateSalary() {
    return salary;
  }
}

public class Department extends HumanResource {
  private List<HumanResource> subNodes = new ArrayList<>();
  public Department(long id) {
    super(id);
  }
  @Override
  public double calculateSalary() {
    double totalSalary = 0;
    for (HumanResource hr : subNodes) {
      totalSalary += hr.calculateSalary();
    }
    this.salary = totalSalary;
    return totalSalary;
  }
  public void addSubNode(HumanResource hr) {
    subNodes.add(hr);
  }
}

// 构建组织架构的代码
public class Demo {
  private static final long ORGANIZATION_ROOT_ID = 1001;
  private DepartmentRepo departmentRepo; //依赖注入
  private EmployeeRepo employeeRepo; // 依赖注入
  public void buildOrganization() {
    Department rootDepartment = new Department(ORGANIZATION_ROOT_ID);
    buildOrganization(rootDepartment);
  }
  private void buildOrganization(Department department) {
    List<Long> subDepartmentIds = departmentRepo.getSubDepartmentIds(department.getId());
    for (Long subDepartmentId : subDepartmentIds) {
      Department subDepartment = new Department(subDepartmentId);
      department.addSubNode(subDepartment);
      buildOrganization(subDepartment);
    }
    List<Long> employeeIds = employeeRepo.getDepartmentEmployeeIds(department.getId());
    for (Long employeeId : employeeIds) {
      double salary = employeeRepo.getEmployeeSalary(employeeId);
      department.addSubNode(new Employee(employeeId, salary));
    }
  }
}

定义对照

• 我们再拿组合模式的定义跟这个例子对照一下：
  • 将一组对象（员工和部门）组织成树形结构，以表示一种‘部分-整体’的层次结构（部门与子部门的嵌套结构）。
  • 组合模式让客户端可以统一单个对象（员工）和组合对象（部门）的处理逻辑（递归遍历）。