23种设计模式——组合模式（Composite Pattern） - 指南

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本文内容：23种设计模式——组合模式（Composite Pattern）
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目录

一. 背景

二. 介绍

三. 核心概念

四. 代码示例

五. 特点

六. 适用场景

七. 最佳实践

八. 总结

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一. 背景

组合，想必学过设计模式或者UML的都不陌生，不就一个类引用另一个类作为实例吗。不过加上模式二字，可能很多人就不知道了...不过我提醒你，存有许多文件的文件夹就是这种模式的标准案例，你的脑海中，就有一个大概的模型了。

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二. 介绍

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它允许你将对象组合成树形结构来表示"部分-整体"的层次关系。此种模式使得客户端可以统一地处理单个对象和对象组合，而不需要区分它们是叶子节点还是组合节点。

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三. 核心概念

组件接口（Component）：定义树中对象的共同接口，行是抽象类或接口
叶子节点（Leaf）：树中的终端节点，不包含子节点
复合节点（Composite）：包含子节点的节点，实现组件接口并管理子节点

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四. 代码示例

下面是一个使用了组合模式的文件夹demo：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 1. 组件接口 (Component)
abstract class FileSystemComponent {protected String name;public FileSystemComponent(String name) {this.name = name;}public abstract void display(int depth);public abstract long getSize();
}
// 2. 叶子节点 (Leaf)
class File extends FileSystemComponent {private long size;public File(String name, long size) {super(name);this.size = size;}@Overridepublic void display(int depth) {System.out.println(" ".repeat(depth) + "- File: " + name + " (" + size + "KB)");}@Overridepublic long getSize() {return size;}
}
// 3. 复合节点 (Composite)
class Directory extends FileSystemComponent {private List children = new ArrayList<>();public Directory(String name) {super(name);}public void add(FileSystemComponent component) {children.add(component);}public void remove(FileSystemComponent component) {children.remove(component);}@Overridepublic void display(int depth) {System.out.println(" ".repeat(depth) + "+ Directory: " + name);for (FileSystemComponent component : children) {component.display(depth + 2);}}@Overridepublic long getSize() {long totalSize = 0;for (FileSystemComponent component : children) {totalSize += component.getSize();}return totalSize;}
}
// 使用示例
public class CompositePatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建文件File file1 = new File("file1.txt", 100);File file2 = new File("file2.jpg", 250);File file3 = new File("file3.pdf", 50);// 创建目录Directory root = new Directory("Root");Directory documents = new Directory("Documents");Directory images = new Directory("Images");// 构建树形结构root.add(documents);root.add(images);documents.add(file1);documents.add(file3);images.add(file2);// 显示文件系统结构root.display(0);// 计算总大小System.out.println("\nTotal size: " + root.getSize() + "KB");}
}

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五. 特点

优点：

• 统一处理单个对象和组合对象
• 容易扩展和增加新的组件类型
• 简化客户端代码，使其不需要区分个体和组合
• 符合开闭原则

缺点：

• 设计复杂，需要清晰定义组件接口
• 难以限制容器中的构件类型
• 不易用继承的方法来增加新的行为

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六. 适用场景

1. 表示对象的部分-整体层次结构
   • 文件系统、菜单系统、组织架构
   • 需要以树形结构表示的对象模型
2. 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同
   1. 客户端可以统一应用组合结构和单个对象
   2. 不想让客户端关注处理的是单个对象还是组合对象
3. 结构具有递归特性
   1. UI界面组件（如Android的View和ViewGroup）
   2. XML/HTML文档结构
   3. 语法分析树

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七. 最佳实践

明确组件接口：组件接口应该定义组合中所有对象的公共行为
合理处理异常：在Component中为叶子节点不支持的操作提供默认实现
考虑性能：对于大型树结构，避免深度递归操作
类型安全：能够通过泛型等方式增强类型安全性

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八. 总结

组合模式是一种强大的设计模式，特有适合处理具有层次结构的对象。它经过将对象组织成树形结构，使得客户端可以统一处理个体对象和组合对象。在实际开发中，特别是在UI体系和树形数据结构处理中，组合模式得到了广泛应用。
当你需要表示对象的部分-整体层次结构，并希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，可能考虑应用组合模式。这种模式能够简化客户端代码，提高系统的可扩展性和可维护性。

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最后，

其它设计模式会陆续更新，希望文章对你有所协助！