树形结构的处理——组合模式(五)

11.5 公司组织结构

在学习和使用组合模式时,Sunny软件公司开发人员发现树形结构其实随处可见,例如Sunny公司的组织结构就是“一棵标准的树”,如图11-8所示:

图11-8 Sunny公司组织结构图

在Sunny软件公司的内部办公系统Sunny OA系统中,有一个与公司组织结构对应的树形菜单,行政人员可以给各级单位下发通知,这些单位可以是总公司的一个部门,也可以是一个分公司,还可以是分公司的一个部门。用户只需要选择一个根节点即可实现通知的下发操作,而无须关心具体的实现细节。这不正是组合模式的“特长”吗?于是Sunny公司开发人员绘制了如图11-9所示结构图:

图11-9 Sunny公司组织结构组合模式示意图

在图11-9中,“单位”充当了抽象构件角色,“公司”充当了容器构件角色,“研发部”、“财务部”和“人力资源部”充当了叶子构件角色。

思考

如何编码实现图11-9中的“公司”类?

11.6 组合模式总结

组合模式使用面向对象的思想来实现树形结构的构建与处理,描述了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合,实现简单,灵活性好。由于在软件开发中存在大量的树形结构,因此组合模式是一种使用频率较高的结构型设计模式,Java SE中的AWT和Swing包的设计就基于组合模式,在这些界面包中为用户提供了大量的容器构件(如Container)和成员构件(如Checkbox、Button和TextComponent等),其结构如图11-10所示:

图11-10 AWT组合模式结构示意图

在图11-10中,Component类是抽象构件,Checkbox、Button和TextComponent是叶子构件,而Container是容器构件,在AWT中包含的叶子构件还有很多,因为篇幅限制没有在图中一一列出。在一个容器构件中可以包含叶子构件,也可以继续包含容器构件,这些叶子构件和容器构件一起组成了复杂的GUI界面。

除此以外,在XML解析、组织结构树处理、文件系统设计等领域,组合模式都得到了广泛应用。

  1. 主要优点

组合模式的主要优点如下:

(1) 组合模式可以清楚地定义分层次的复杂对象,表示对象的全部或部分层次,它让客户端忽略了层次的差异,方便对整个层次结构进行控制。

(2) 客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象,不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构,简化了客户端代码。

(3) 在组合模式中增加新的容器构件和叶子构件都很方便,无须对现有类库进行任何修改,符合“开闭原则”。

(4) 组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案,通过叶子对象和容器对象的递归组合,可以形成复杂的树形结构,但对树形结构的控制却非常简单。

  1. 主要缺点

组合模式的主要缺点如下:

在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象,例如在某个文件夹中只能包含文本文件,使用组合模式时,不能依赖类型系统来施加这些约束,因为它们都来自于相同的抽象层,在这种情况下,必须通过在运行时进行类型检查来实现,这个实现过程较为复杂。

  1. 适用场景

在以下情况下可以考虑使用组合模式:

(1) 在具有整体和部分的层次结构中,希望通过一种方式忽略整体与部分的差异,客户端可以一致地对待它们。

(2) 在一个使用面向对象语言开发的系统中需要处理一个树形结构。

(3) 在一个系统中能够分离出叶子对象和容器对象,而且它们的类型不固定,需要增加一些新的类型。

练习

Sunny软件公司欲开发一个界面控件库,界面控件分为两大类,一类是单元控件,例如按钮、文本框等,一类是容器控件,例如窗体、中间面板等,试用组合模式设计该界面控件库。

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