Composite

Main Page → Structural Design Patterns → Composite

Source Code refactoring.guru sourcemaking.com

Composite

Composite merupakan design pattern dimana komponen-komponen dari sebuah hierarki memiliki hubungan has-a ke object lain (mempunyai attribute ke object lain) yang dapat bersifat rekursif. Sebuah hubungan rekursif yang dimiliki sebuah object bisa saja terhubung pada class-class dalam hierarki yang sama yang bersifat kolektif hingga ujung node (alias leaf) yang tidak beranak.

Composite sangat memungkinkan sebuah object untuk mempunyai banyak object yang bercabang-cabang di dalamnya sebagai sebuah tree.

Secara konseptual, tree mengandung node leaf dan branch yang berisikan node-node dan branch-branch di dalamnya. Nantinya sebuah composite dapat diakses (transverse) melalui DFS (depth first search) dan BFS (breadth first search).

Bagi sebagian orang, Composite bisa saja disamakan dengan Decorator, namun bedanya ada pada jumlah anak dalam hubungan rekursif yang banyak, namun tidak secara eksplisit mengandung implementasi dari sebuah object yang rekursif di dalamnya.

Analogi

Composite = Tree

Composite merupakan design pattern yang konsepnya terinspirasi dari Tree dimana sebuah tree mengandung leaf dan branch yang diwakili oleh node-node dalam sebuah leaf maupun branch. Sebuah leaf merupakan node-node yang tidak mempunyai cabang/anak sedangkan branch merupakan node yang mempunyai cabang/anak di dalamnya.

Contoh konsep yang mudah dianalogikan pada Composite adalah sistem folder dan file, dimana sebuah folder (parent) dapat berisikan file (leaf) dan folder (parent) yang bercabang-cabang dan berisikan folder dalam folder hingga folder tersebut hanya berisikan file atau kosong sama sekali.

UML Model

Composite Model

Essences of Composite

1. Base Class (Component)

Sebuah composite/tree harus mengandung komponen node yang berisikan deklarasi dasar dari sebuah hierarki yang akan digunakan oleh node-node baik leaf (tanpa cabang) dan branch (mengandung cabang yang berisikan node-node didalamnya). Dalam interface/base class sendiri terdapat beberapa method yang akan digunakan langsung oleh leaf maupun composite sesuai kebutuhan hierarki.

public interface Component {
  void execute();
}

2. Leaf (Item)

Leaf dalam Composite design pattern merujuk pada class yang tidak mengandung object dari hierarki yang sama dan dapat disamakan sebagai leaf node alias ujung dari hirarki objek. Sebuah leaf hanya merupakan keturunan dari base class yang berisikan implementasi-implementasi buatan class mereka sendiri.

public class Item implements Component {
  private String name;

  public Item(String name) {
    this.name = name;
  }

  public String getName() {
    return name;
  }

  @Override
  public void execute() {
    System.out.println("Item: " + name);
  }
}

3. Composite (Aggregate/Container)

Composite (alias Container/Aggregate) merupakan class dimana sebuah object yang berisikan object-object dari hierarki yang sama di dalamnya. Dalam Composite, terdapat container/aggregate yang menampung beberapa object sekaligus ke dalam array/list dimana object-object yang ditampung merupakan anak dari object berupa Leaf maupun Composite itu sendiri.

Nantinya ketika sebuah method dari base class/interface tersebut dipanggilkan pada Composite, maka Composite akan mendelegasikan eksekusi method tersebut kepada anak-anaknya.

// Component used in the class is NOT from java.awt.Component
public class Package implements Component {
  private Vector<Component> components;
  private String name;

  public Package(String name) {
    components = new Vector<>();
    this.name = name;
  }

  public void add(Component item) {
    components.add(item);
  }
  public void remove(Component item) {
    components.remove(item);
  }
  public List<Component> getChildren() {
    return components;
  }
  public int size() {
    components.size();
  }

  @Override
  public void execute() {
    for (Component component : components) {
      component.execute();
    }
  }
}

Contoh Kasus

Composite example: File System

Salah satu contoh konsep yang paling umum digunakan dalam Operating System adalah File System dimana dalam sebuah storage terdapat banyak file dan folder yang dikumpulkan dalam satu root directory. Setiap folder berisikan beberapa file dan folder di dalamnya, juga bisa berupa folder kosong dimana folder tersebut tidak berisikan apapun didalamnya.

Untuk deklarasi dasar, disajikan base class berupa Component sebagai berikut:

public abstract class Component {
  protected String name;

  public Component(String name) {
    this.name = name;
  }

  public abstract void open();
  public abstract void rename(String name);

  public final void print() {
    printUsingIndentation(0);
  }

  protected abstract void printUsingIndentation(int indentation);
  protected void printIndent(int n) {
    for(int i = 0; i < n; i++) {
      System.out.print(" ");
    }
  }
}

Kemudian pada file dibuatkan sebagai leaf node dimana sebuah file hanya berisikan attribute dan behavior dari base class Component tanpa adanya hubungan has-a dengan object-object sehierarki.

public class File extends Component {
  public File(String name) {
    super(name);
  }

  @Override
  public void open() {
    System.out.println("opening file...");
  }

  @Override
  public void rename(String name) {
    this.name = name;
    System.out.println("renaming file...");
  }

  @Override
  protected void printUsingIndentation(int indentation) {
    printIndent(indentation);
    System.out.println(name);
  }
}

Dan folder yang dibuatkan sebagai branch node yang berisikan file dan folder yang berbasis dari hierarki yang sama, serta memiliki attribute dan behavior dari base class Component dengan tambahan function/method berupa add(Component) dan remove(Component) untuk menunjang penambahan & pengurangan komponen-komponen yang akan dimasukkan ke dalam Composite/Container.

public class Folder extends Component {
  private Vector<Component> components;

  public Folder(String name) {
    super(name);
    components = new Vector<Component>();
  }

  public void add(Component c) {
    components.add(c);
  }
  
  public void remove(Component c) {
    components.remove(c);
  }

  @Override
  public void open() {
    System.out.println("opening folder...");
  }
  
  @Override
  public void rename(String name) {
    this.name = name;
    System.out.println("renaming folder...");
  }
  
  @Override
  protected void printUsingIndentation(int indentation) {
    printIndent(indentation);
    System.out.println(name);

    for(Component c : components) {
      c.printUsingIndentation(indentation + 2);
    }
  }
}

Misalkan kita ingin membuat struktur folder sebagai berikut:

Maka di client class, kita bisa mendeklarasikan isi-isi dari folder dan file dari struktur folder sebagai berikut:

Folder root = new Folder("GoF");
Folder folder1 = new Folder("creational");
Folder folder2 = new Folder("structural");
Folder folder3 = new Folder("behavioral");

root.add(folder1);
root.add(folder2);
root.add(folder3);

folder1.add(new File("prototype.txt"));
folder1.add(new File("singleton.txt"));

folder2.add(new File("adapter.txt"));
folder2.add(new File("composite.txt"));
folder2.add(new File("decorator.txt"));

folder3.add(new File("observer.txt"));
folder3.add(new File("strategy.txt"));

root.add(new File("cover.jpg"));

root.print();

Nantinya ketika user ingin melihat isi struktur dari folder yang ada, cukup panggil print() dari folder yang sudah kita buat (misalnya root) untuk ditampilkan output file tree sebagai berikut:

GoF
  creational
    prototype.txt
    singleton.txt
  structural
    adapter.txt
    composite.txt
    decorator.txt
  behavioral
    observer.txt
    strategy.txt
  cover.jpg

References