组合模式

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，用于将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次关系。它允许客户端以统一的方式处理单个对象和对象集合，使得客户端不需要区分具体的对象类型，从而简化了代码的处理逻辑。

主要组成部分

1. Component（组件）：定义了叶子对象和组合对象的共同接口。通常是一个抽象类或接口，声明了叶子和组合都实现的方法。
2. Leaf（叶子）：实现了 Component 接口，表示树的基本节点，通常没有子节点。
3. Composite（组合）：同样实现了 Component 接口，表示树的节点，它可以有一个或多个子组件，这些子组件可以是其他组合节点或叶子节点。

优点

• 简化客户端代码：客户端代码可以统一处理单个对象和对象集合。
• 支持递归结构：能够自然地处理树形结构。
• 易于扩展：可以很容易地增加新的叶子节点或组合节点。

缺点

• 设计复杂：可能会使系统设计变得复杂，因为需要管理层次结构和递归操作。
• 性能问题：对于非常大的树形结构，可能会影响性能，特别是递归操作时。

示例

假设我们有一个文件系统，其中包含文件和文件夹。文件夹可以包含多个文件和其他文件夹。我们可以使用组合模式来表示这一结构。

FileSystemComponent.java：

abstract class FileSystemComponent {
    abstract void showDetails();
}

File.java（叶子节点）：

public class File extends FileSystemComponent {
    private String name;

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

    @Override
    void showDetails() {
        System.out.println("文件: " + name);
    }
}

Folder.java（组合节点）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Folder extends FileSystemComponent {
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> children = new ArrayList<>();

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

    public void add(FileSystemComponent component) {
        children.add(component);
    }

    public void remove(FileSystemComponent component) {
        children.remove(component);
    }

    @Override
    void showDetails() {
        System.out.println("文件夹: " + name);
        for (FileSystemComponent component : children) {
            component.showDetails();
        }
    }
}

TestCompositePattern.java：

public class TestCompositePattern {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建文件
        File file1 = new File("File1.txt");
        File file2 = new File("File2.txt");
        File file3 = new File("File3.txt");

        // 创建文件夹
        Folder folder1 = new Folder("Folder1");
        Folder folder2 = new Folder("Folder2");

        // 将文件添加到文件夹中
        folder1.add(file1);
        folder1.add(file2);

        folder2.add(file3);
        folder2.add(folder1); // 将folder1添加到folder2中

        // 创建根文件夹
        Folder rootFolder = new Folder("RootFolder");
        rootFolder.add(folder2);

        // 显示文件系统结构
        rootFolder.showDetails();
    }
}

运行效果

运行 TestCompositePattern 类的 main 方法，得到类似如下的输出：

文件夹: RootFolder
文件夹: Folder2
文件: File3.txt
文件夹: Folder1
文件: File1.txt
文件: File2.txt

使用场景

• 文件系统：文件夹和文件构成了一个树形结构。
• 图形界面：用户界面组件（窗口、面板、按钮）也可以用树形结构来表示。
• 组织结构：企业中的部门和员工之间的层次结构可以用组合模式表示。

组合模式在处理树形结构数据时非常有用，能够将复杂的数据组织结构简化为一致的操作接口。