Компоновщик на Python

Компоновщик — это структурный паттерн, который позволяет создавать дерево объектов и работать с ним так же, как и с единичным объектом.

Компоновщик давно стал синонимом всех задач, связанных с построением дерева объектов. Все операции компоновщика основаны на рекурсии и «суммировании» результатов на ветвях дерева.

Подробней о паттерне Компоновщик

Сложность:

Популярность:

Применимость: Паттерн Компоновщик встречается в любых задачах, которые связаны с построением дерева. Самый простой пример — составные элементы GUI, которые тоже можно рассматривать как дерево.

Признаки применения паттерна: Если из объектов строится древовидная структура, и со всеми объектами дерева, как и с самим деревом работают через общий интерфейс.

Концептуальный пример

Этот пример показывает структуру паттерна Компоновщик, а именно — из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.

main.py: Пример структуры паттерна

from __future__ import annotations
from abc import ABC, abstractmethod
from typing import List


class Component(ABC):
    """
    Базовый класс Компонент объявляет общие операции как для простых, так и для
    сложных объектов структуры.
    """

    @property
    def parent(self) -> Component:
        return self._parent

    @parent.setter
    def parent(self, parent: Component):
        """
        При необходимости базовый Компонент может объявить интерфейс для
        установки и получения родителя компонента в древовидной структуре. Он
        также может предоставить некоторую реализацию по умолчанию для этих
        методов.
        """

        self._parent = parent

    """
    В некоторых случаях целесообразно определить операции управления потомками
    прямо в базовом классе Компонент. Таким образом, вам не нужно будет
    предоставлять конкретные классы компонентов клиентскому коду, даже во время
    сборки дерева объектов. Недостаток такого подхода в том, что эти методы
    будут пустыми для компонентов уровня листа.
    """

    def add(self, component: Component) -> None:
        pass

    def remove(self, component: Component) -> None:
        pass

    def is_composite(self) -> bool:
        """
        Вы можете предоставить метод, который позволит клиентскому коду понять,
        может ли компонент иметь вложенные объекты.
        """

        return False

    @abstractmethod
    def operation(self) -> str:
        """
        Базовый Компонент может сам реализовать некоторое поведение по умолчанию
        или поручить это конкретным классам, объявив метод, содержащий поведение
        абстрактным.
        """

        pass


class Leaf(Component):
    """
    Класс Лист представляет собой конечные объекты структуры. Лист не может
    иметь вложенных компонентов.

    Обычно объекты Листьев выполняют фактическую работу, тогда как объекты
    Контейнера лишь делегируют работу своим подкомпонентам.
    """

    def operation(self) -> str:
        return "Leaf"


class Composite(Component):
    """
    Класс Контейнер содержит сложные компоненты, которые могут иметь вложенные
    компоненты. Обычно объекты Контейнеры делегируют фактическую работу своим
    детям, а затем «суммируют» результат.
    """

    def __init__(self) -> None:
        self._children: List[Component] = []

    """
    Объект контейнера может как добавлять компоненты в свой список вложенных
    компонентов, так и удалять их, как простые, так и сложные.
    """

    def add(self, component: Component) -> None:
        self._children.append(component)
        component.parent = self

    def remove(self, component: Component) -> None:
        self._children.remove(component)
        component.parent = None

    def is_composite(self) -> bool:
        return True

    def operation(self) -> str:
        """
        Контейнер выполняет свою основную логику особым образом. Он проходит
        рекурсивно через всех своих детей, собирая и суммируя их результаты.
        Поскольку потомки контейнера передают эти вызовы своим потомкам и так
        далее, в результате обходится всё дерево объектов.
        """

        results = []
        for child in self._children:
            results.append(child.operation())
        return f"Branch({'+'.join(results)})"


def client_code(component: Component) -> None:
    """
    Клиентский код работает со всеми компонентами через базовый интерфейс.
    """

    print(f"RESULT: {component.operation()}", end="")


def client_code2(component1: Component, component2: Component) -> None:
    """
    Благодаря тому, что операции управления потомками объявлены в базовом классе
    Компонента, клиентский код может работать как с простыми, так и со сложными
    компонентами, вне зависимости от их конкретных классов.
    """

    if component1.is_composite():
        component1.add(component2)

    print(f"RESULT: {component1.operation()}", end="")


if __name__ == "__main__":
    # Таким образом, клиентский код может поддерживать простые компоненты-
    # листья...
    simple = Leaf()
    print("Client: I've got a simple component:")
    client_code(simple)
    print("\n")

    # ...а также сложные контейнеры.
    tree = Composite()

    branch1 = Composite()
    branch1.add(Leaf())
    branch1.add(Leaf())

    branch2 = Composite()
    branch2.add(Leaf())

    tree.add(branch1)
    tree.add(branch2)

    print("Client: Now I've got a composite tree:")
    client_code(tree)
    print("\n")

    print("Client: I don't need to check the components classes even when managing the tree:")
    client_code2(tree, simple)

Output.txt: Результат выполнения

Client: I've got a simple component:
RESULT: Leaf

Client: Now I've got a composite tree:
RESULT: Branch(Branch(Leaf+Leaf)+Branch(Leaf))

Client: I don't need to check the components classes even when managing the tree:
RESULT: Branch(Branch(Leaf+Leaf)+Branch(Leaf)+Leaf)

Компоновщик на Python

Концептуальный пример

main.py: Пример структуры паттерна

Output.txt: Результат выполнения

Компоновщик на других языках программирования