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java23种设计模式-组合模式

article 2025/2/25 8:55:52

组合模式（Composite Pattern）学习笔记

🌟 定义

组合模式属于结构型设计模式，用于将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"层次结构。它使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

🎯 适用场景

需要表示对象的部分-整体层次结构
希望客户端忽略组合对象与单个对象的不同
需要树形菜单/文件系统等层次结构
需要递归处理所有节点的情况

🔧 模式结构

📐 类图（透明式实现）

🛠️ 核心组成

Component（抽象构件）
- 定义所有对象的通用接口
- 声明管理子组件的方法（可选）
Leaf（叶子构件）
- 表示组合中的叶子节点（无子节点）
- 实现组件接口的基础操作
Composite（复合构件）
- 存储子组件（Leaf或其他Composite）
- 实现与子组件相关的操作方法

📝 代码示例

文件系统案例

// 抽象组件
interface FileSystemComponent {
    void display(int indent);
}

// 文件（叶子节点）
class File implements FileSystemComponent {
    private String name;
    
    public File(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void display(int indent) {
        System.out.println(" ".repeat(indent) + "📄 " + name);
    }
}

// 目录（复合节点）
class Directory implements FileSystemComponent {
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> children = new ArrayList<>();
    
    public Directory(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void add(FileSystemComponent component) {
        children.add(component);
    }
    
    public void remove(FileSystemComponent component) {
        children.remove(component);
    }
    
    @Override
    public void display(int indent) {
        System.out.println(" ".repeat(indent) + "📁 " + name);
        for (FileSystemComponent child : children) {
            child.display(indent + 2);
        }
    }
}

// 客户端使用
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Directory root = new Directory("根目录");
        
        Directory doc = new Directory("文档");
        doc.add(new File("简历.pdf"));
        doc.add(new File("报告.docx"));
        
        Directory music = new Directory("音乐");
        music.add(new File("歌曲1.mp3"));
        music.add(new File("歌曲2.flac"));
        
        root.add(doc);
        root.add(music);
        root.add(new File("readme.txt"));
        
        root.display(0);
    }
}

✅ 优点

客户端可以统一处理单个对象和组合对象
更容易添加新类型的组件
符合开闭原则（通过递归组合创建复杂结构）
简化客户端代码（无需判断处理的是叶子还是组合对象）

⚠️ 缺点

设计较抽象（需要正确区分叶子节点和树枝节点）
可能违反接口隔离原则（叶子节点需要实现不需要的方法）
类型检查可能变得复杂
树形结构的限制（所有操作都需要符合树形结构逻辑）

🔄 相关模式对比

模式	区别
装饰者模式	动态添加职责 vs 组合静态结构
迭代器模式	常与组合模式配合遍历树形结构
访问者模式	用于对组合结构中的元素执行操作
享元模式	共享叶节点以节省内存