Что такое паттерн Компоновщик (Composite)?

Паттерн Компоновщик — это структурный паттерн проектирования, который позволяет компоновать объекты в древовидные структуры для представления иерархий "часть-целое". Компоновщик позволяет клиентам обрабатывать индивидуальные объекты и их группы единообразно.

Принципы паттерна:

1. Единообразный интерфейс: Как отдельные объекты ("Листья"), так и их контейнеры ("Ветви") реализуют общий интерфейс.
2. Рекурсивная структура: Ветви могут содержать как Листья, так и другие Ветви.
3. Прозрачность для клиента: Клиентский код взаимодействует с объектами через общий интерфейс и не различает Лист и Ветвь (в простейшем случае).

Основные элементы:

• Component (Компонент): Объявляет общий интерфейс для всех объектов в структуре.
• Leaf (Лист): Представляет отдельные объекты, которые не содержат других компонентов.
• Composite (Ветвь): Представляет объекты, которые могут содержать другие компоненты (и Листья, и другие Ветви). Реализует операции управления дочерними компонентами.

Пример структуры:

// Базовый компонент (абстрактный класс или интерфейс)
class Component:
    def operation(self):
        pass

// Лист (отдельный объект)
class Leaf(Component):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def operation(self):
        print(f"Performing operation on Leaf '{self.name}'")

// Ветвь (составной объект)
class Composite(Component):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self._children = []

    def add(self, component):
        self._children.append(component)

    def remove(self, component):
        self._children.remove(component)

    def operation(self):
        print(f"Performing operation on Composite '{self.name}'")
        for child in self._children:
            child.operation()

// Использование
root = Composite("Root")

branch1 = Composite("Branch 1")
leaf1 = Leaf("Leaf 1A")
leaf2 = Leaf("Leaf 1B")

branch1.add(leaf1)
branch1.add(leaf2)

branch2 = Composite("Branch 2")
leaf3 = Leaf("Leaf 2A")
branch2.add(leaf3)

root.add(branch1)
root.add(branch2)

leaf4 = Leaf("Leaf 4")
root.add(leaf4)

root.operation() // Вызывает operation() рекурсивно по всему дереву

Преимущества:

• Простота добавления новых типов компонентов (Листьев или Ветвей).
• Упрощение клиентского кода за счет единого интерфейса.
• Гибкость в представлении иерархических структур.

Недостатки:

• Может усложнить интерфейс базового компонента, если операции управления дочерними элементами (такие как add и remove) включены в него. Листья, которые не могут иметь дочерних элементов, вынуждены реализовывать эти методы, что нарушает Принцип Единственной Ответственности (может быть решено с помощью интерфейсов).
• Иногда сложно ограничить, какие типы компонентов могут быть добавлены в определенную Ветвь.

Применимость:

• Когда требуется представить иерархические структуры объектов типа "часть-целое".
• Когда клиенты должны иметь возможность обрабатывать как индивидуальные объекты, так и группы объектов единообразно.
• Пример: файловая система (файлы - листья, папки - ветви), GUI-элементы (индивидуальные поля - листья, панели и окна - ветви), структуры компаний (сотрудники - листья, отделы - ветви).