09-公司层级结构：组合模式
9.1 公司层级结构
公司中的职位结构，就像一个金字塔，看如下管理结构图：
在上图中我们看到，这是典型的树形结构。每一个职位上的人都有与其直接打交道的人，而不用关心与其职位相关较大的人。
9.2 模式定义
组合模式（Composite Pattern），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。
组合模式有时又叫部分-整体模式，它使我们在树形结构的问题中，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。
组合模式让你可以优化处理递归或分级数据结构。有许多关于分组数据结构的例子，使得组合模式非常有用武之地。关于分级数据结构的一个普遍性的例子是你每次使用计算机时所遇到的——文件系统。文件系统由目录和文件组成，每个目录都可以装内容，目录的内容可以是文件，也可以是目录。按照这种方式，计算机的文件系统就是以递归结构来组织的。如果你想描述这样的数据结构，那么你可以使用组合模式。
9.3 一般化分析
组合模式讲的是整体和部分的关系，下面，我们就来看一下公司层级结构的例子。
在图9-1中，我们可以看到存在两种节点，一种是具有下属的节点，如CEO、部门经理、技术主管等，另一种就是实际干活的人，如部门助理、软件工程师。
根据这两种节点，我们先来定义两种角色：
1）管理者角色
2）普通员工角色
其结构类图如下：
9.4 一般化实现
9.4.1 创建一般员工
package com.demo.common; /** * Created by lsq on 2018/3/18. * 普通员工 */ public class Employees { //员工号 private String no; //姓名 private String name; //职位 private String position; //薪资 private float salary; //构造方法 public Employees(String no, String name, String position, float salary){ this.no = no; this.name = name; this.position = position; this.salary = salary; } //获得用户基本信息 public void printUserBaseInfo(){ System.out.println("|"+this.no+" "+this.name+" "+this.position+" "+this.salary); } public String getNo() { return no; } public void setNo(String no) { this.no = no; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getPosition() { return position; } public void setPosition(String position) { this.position = position; } public float getSalary() { return salary; } public void setSalary(float salary) { this.salary = salary; } }
9.4.2 创建管理者
该类中，除了包括基本属性内容，还包括一个ArrayList类型数组，用来存储手下的管理者和普通员工，另有两个增加员工的方法，一个是增加管理者的方法，另一个是增加普通员工的方法。
package com.demo.common; import java.util.ArrayList; /** * Created by lsq on 2018/3/18. * 管理者 */ public class Manager { //员工号 private String no; //姓名 private String name; //职位 private String position; //薪资 private float salary; //存储手下员工信息 private ArrayList arrayList = new ArrayList(); //私有属性，长度字符串 private int length; //构造方法 public Manager(String no, String name, String position, float salary){ this.no = no; this.name = name; this.position = position; this.salary = salary; //计算总字节长度 this.length += (no==null || "".equals(no.trim())) ? 0 : no.getBytes().length; this.length += (name==null || "".equals(name.trim())) ? 0 : name.getBytes().length; this.length += (position==null || "".equals(position.trim())) ? 0 : position.getBytes().length; this.length += String.valueOf(salary).getBytes().length; } //增加一个管理人员 public void add(Manager manager){ this.arrayList.add(manager); } //增加一个普通员工 public void add(Employees employees){ this.arrayList.add(employees); } //获得用户基本信息 public void printUserBaseInfo(){ System.out.println("|"+this.no+" "+this.name+" "+this.position+" "+this.salary); } //打印员工信息 public void printEmployeesInfo(int layer){ int tmpLayer = ++layer; for (int i=0;i<this.arrayList.size();i++){ Object object = this.arrayList.get(i); if (null == object){ continue; } //判断是普通员工还是管理人员 if (object instanceof Employees){ //如果是普通员工，则输出员工基本信息 //打印‘-’ printChar(tmpLayer); //打印员工基本信息 ((Employees)object).printUserBaseInfo(); }else if (object instanceof Manager){ //如果是管理人员，则输出管理者基本信息然后输出管理者手下员工信息 //打印‘-’ printChar(tmpLayer); //实例化Manager Manager manager = (Manager)object; //打印管理者基本信息 manager.printUserBaseInfo(); //打印管理者手下员工信息 manager.printEmployeesInfo(tmpLayer); } } } //打印若干字符 protected void printChar(int layer){ for (int j=0;j<layer * 2;j++){ System.out.print("-"); } } public String getNo() { return no; } public void setNo(String no) { this.no = no; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getPosition() { return position; } public void setPosition(String position) { this.position = position; } public float getSalary() { return salary; } public void setSalary(float salary) { this.salary = salary; } public ArrayList getArrayList() { return arrayList; } public void setArrayList(ArrayList arrayList) { this.arrayList = arrayList; } }
9.4.3 客户端测试
import com.demo.common.Employees; import com.demo.common.Manager; /** * Created by lsq on 2018/3/19. * 应用程序 */ public class ClientOfCommon { public static void main(String[] args) { //公司CEO Manager boss = new Manager("1", "大老板", "CEO", 100000); /** * CEO手下有若干部门经理 */ //财务部经理 Manager financeManager = new Manager("11", "张总", "财务部经理", 60000); //人事部经理 Manager personnelManager = new Manager("12", "王总", "人事部经理", 60000); //技术部经理 Manager technicalManager = new Manager("13", "陈总", "技术部经理", 60000); /** * 技术部门还有助理和若干主管 */ //技术部门助理 Manager deptAssistant = new Manager("1301", "王助理", "部门助理", 20000); //技术部门主管1 Manager deptManager1 = new Manager("1302", "主管 1", "技术主管", 30000); /** * 技术主管deptManager1 下面还有软件工程师 */ Employees softwareEngineer1 = new Employees("1302001", "张三", "软件工程师", 5000); Employees softwareEngineer2 = new Employees("1302002", "李四", "软件工程师", 5500); Employees softwareEngineer3 = new Employees("1302003", "王五", "软件工程师", 4500); //为技术主管1添加员工 deptManager1.add(softwareEngineer1); deptManager1.add(softwareEngineer2); deptManager1.add(softwareEngineer3); //技术部门主管2 Manager deptManager2 = new Manager("1303", "主管 2", "技术主管", 30000); //为技术部门经理添加部门助理、技术主管1和技术主管2 technicalManager.add(deptAssistant); technicalManager.add(deptManager1); technicalManager.add(deptManager2); //市场部经理 Manager marketingManager = new Manager("14", "吴总", "市场部经理", 60000); //为CEO添加财务部经理、人事部经理、技术部经理和市场部经理 boss.add(financeManager); boss.add(personnelManager); boss.add(technicalManager); boss.add(marketingManager); //打印CEO信息 boss.printUserBaseInfo(); //打印CEO手下员工信息 boss.printEmployeesInfo(1); } }
运行结果：
9.4.4 系统结构的思考
这个结果满足了我们之前的要求，但是，仔细想想，我们就会发现有问题：首先，我们在一开始就对管理者和普通员工加以区分，使我们不能统一控制；其次，在管理者打印手下员工信息时，我们还要判断数组中的实例类型，根据不同类型作出不同的处理，这样也增加了程序的复杂度。
那么应该如何实现，才是最好的解决方式？对于这种“整体-部分”的层级结构，最好的解决方式就是使用组合设计模式！
9.5 组合模式分析方法
我们先来分析一下，从上面的应用程序中可以看到，无论管理者还是普通员工都包含一些共同的内容，如员工的基本信息、打印员工基本信息等内容，这样我们可以将其抽象成父类，管理者和普通员工都继承该父类即可。那么，管理者中的增加员工信息该如何处理呢？可能你会想把增加员工信息的功能放到管理者类中，这可不是什么好想法。原因很简单，那样的话，管理者和普通员工又被区别对待了，不好统一管理。我们可以这样实现，就是将增加员工信息方法作为抽象方法，放到抽象父类中，由子类负责实现。作为普通员工，没有下属，抽象方法就是一个空方法。这样我们就可以统一对待每一个员工了，无论是管理者还是普通员工！
优化后的组织结构如图所示：
9.6 公司结构的组合模式实现
9.6.1 建立员工抽象
package com.demo.composite; /** * Created by lsq on 2018/3/19. * 职工类接口 */ public abstract class Staff { //员工号 private String no; //姓名 private String name; //职位 private String position; //薪资 private float salary; //私有属性，长度字符串 private int length; //构造方法 public Staff(String no, String name, String position, float salary) { this.no = no; this.name = name; this.position = position; this.salary = salary; //计算总字节长度 this.length += (no==null || "".equals(no.trim())) ? 0 : no.getBytes().length; this.length += (name==null || "".equals(name.trim())) ? 0 : name.getBytes().length; this.length += (position==null || "".equals(position.trim())) ? 0 : position.getBytes().length; this.length += String.valueOf(salary).getBytes().length; } //获得用户基本信息 public void printUserBaseInfo(){ System.out.println("|"+this.no+" "+this.name+" "+this.position+" "+this.salary); } //添加员工信息 public abstract void add(Staff staff); //删除员工 public abstract Staff remove(String no); //打印员工信息 public abstract void printEmployeesInfo(int layer); //打印若干字符 protected void printChar(int layer){ for (int j=0;j<layer * 2;j++){ System.out.print("-"); } } //私有方法打印一行 protected void printLine(){ System.out.print("+"); for (int i=0;i<this.length + 4;i++){ System.out.print("-"); } System.out.println("-"); } public String getNo() { return no; } public void setNo(String no) { this.no = no; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getPosition() { return position; } public void setPosition(String position) { this.position = position; } public float getSalary() { return salary; } public void setSalary(float salary) { this.salary = salary; } }
注意：在Staff类中还包含三个抽象方法：添加员工、删除员工和打印员工信息。这三个抽象方法由子类负责实现。在添加员工信息的方法中，是以Staff员工父类作为参数的，这样就可以添加任意员工的信息了，包括管理者和普通员工。
9.6.2 创建管理者
package com.demo.composite.sub; import com.demo.composite.Staff; import java.util.ArrayList; /** * Created by lsq on 2018/3/19. * 管理人员 */ public class Manager extends Staff{ //存储手下员工信息 private final ArrayList<Staff> arrayList = new ArrayList<>(); //构造方法 public Manager(String no, String name, String position, float salary) { super(no, name, position, salary); } /** * 增加一个员工 * @param staff */ @Override public void add(Staff staff) { this.arrayList.add(staff); } /** * 删除员工信息 * @param no * @return */ @Override public Staff remove(String no) { Staff staff = null; if (no!=null && !"".equals(no.trim())){ for (int i=0;i<arrayList.size();i++){ if (this.arrayList.get(i) == null){ continue; } if (no.equals(this.arrayList.get(i).getNo())){ staff = this.arrayList.remove(i); break; } } } return staff; } /** * 打印员工信息 * @param layer */ @Override public void printEmployeesInfo(int layer) { int tmpLayer = ++layer; for (int i=0;i<this.arrayList.size();i++){ if (this.arrayList.get(i) == null){ continue; } //打印'-' printChar(tmpLayer); //打印员工基本信息 this.arrayList.get(i).printUserBaseInfo(); //打印手下员工信息 this.arrayList.get(i).printEmployeesInfo(tmpLayer); } } }
注：管理者类的内容主要是实现了父类的三个方法，添加员工信息使用的是Staff基类类型，这样就可以统一管理对象。在打印员工信息方法中，我们遍历了list中所有的Staff对象，但是我们并没有判断是管理者还是普通员工，只是统一调用。
9.6.3 创建普通员工
package com.demo.composite.sub; import com.demo.composite.Staff; /** * Created by lsq on 2018/3/19. * 普通员工 */ public class Employees extends Staff{ //构造方法 public Employees(String no, String name, String position, float salary) { super(no, name, position, salary); } /** * 添加员工信息 * @param staff */ @Override public void add(Staff staff) { return; } /** * 删除员工信息 * @param no * @return */ @Override public Staff remove(String no) { return null; } //打印员工信息 @Override public void printEmployeesInfo(int layer) { return; } }
9.6.4 客户端测试
import com.demo.composite.Staff; import com.demo.composite.sub.Employees; import com.demo.composite.sub.Manager; /** * Created by lsq on 2018/3/19. * 应用程序 */ public class Client { public static void main(String[] args) { //公司CEO Staff boss = new Manager("1", "大老板", "CEO", 100000); /** * CEO手下有若干部门经理 */ //财务部经理 Staff financeManager = new Manager("11", "张总", "财务部经理", 60000); //人事部经理 Staff personnelManager = new Manager("12", "王总", "人事部经理", 60000); //技术部经理 Staff technicalManager = new Manager("13", "陈总", "技术部经理", 60000); /** * 技术部门还有助理和若干主管 */ //技术部门助理 Staff deptAssistant = new Manager("1301", "王助理", "部门助理", 20000); //技术部门主管1 Staff deptManager1 = new Manager("1302", "主管 1", "技术主管", 30000); /** * 技术主管deptManager1 下面还有软件工程师 */ Staff softwareEngineer1 = new Employees("1302001", "张三", "软件工程师", 5000); Staff softwareEngineer2 = new Employees("1302002", "李四", "软件工程师", 5500); Staff softwareEngineer3 = new Employees("1302003", "王五", "软件工程师", 4500); //为技术主管1添加员工 deptManager1.add(softwareEngineer1); deptManager1.add(softwareEngineer2); deptManager1.add(softwareEngineer3); //技术部门主管2 Staff deptManager2 = new Manager("1303", "主管 2", "技术主管", 30000); //为技术部门经理添加部门助理、技术主管1和技术主管2 technicalManager.add(deptAssistant); technicalManager.add(deptManager1); technicalManager.add(deptManager2); //市场部经理 Staff marketingManager = new Manager("14", "吴总", "市场部经理", 60000); //为CEO添加财务部经理、人事部经理、技术部经理和市场部经理 boss.add(financeManager); boss.add(personnelManager); boss.add(technicalManager); boss.add(marketingManager); //打印CEO信息 boss.printUserBaseInfo(); //打印CEO手下员工信息 boss.printEmployeesInfo(1); } }
运行结果：
9.7 使用场合
1）想表示对象的“部分-整体”层次结构的时候；
2）希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一使用组合结构中的所有对象的时候。
