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组合模式详解（Java）

news 来源：原创 2025/5/18 9:08:59

一、组合模式基本概念

1.1 定义与类型

组合模式是一种结构型设计模式，它通过将对象组织成树形结构，来表示“部分-整体”的层次关系。这种模式使得客户端可以一致地对待单个对象和组合对象，从而简化了客户端代码的复杂性。组合模式的核心在于定义了一个抽象组件角色，这个角色既可以代表叶子节点，也可以代表容器节点，每个节点都可以包含子节点。

在组合模式中，对象被组织成一种树形结构，这种结构允许对象以层次化的方式组合，形成一个整体。树形结构的顶端是根节点，根节点下面可以有多个子节点，这些子节点可以是叶子节点，也可以是其他容器节点。这种结构允许我们以一致的方式来处理单个对象和组合对象，使得客户端代码更加简洁和统一。

// 抽象组件角色
public interface Component {
    void operation();
    void add(Component component);
    void remove(Component component);
    Component getChild(int index);
}

// 叶子节点角色
public class Leaf implements Component {
    @Override
    public void operation() {
        // 具体操作
    }
    
    @Override
    public void add(Component component) {
        // 叶子节点不能添加子节点
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    @Override
    public void remove(Component component) {
        // 叶子节点不能移除子节点
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    @Override
    public Component getChild(int index) {
        // 叶子节点没有子节点
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
}

// 容器节点角色
public class Composite implements Component {
    private List<Component> children = new ArrayList<>();
    
    @Override
    public void operation() {
        // 具体操作
        for (Component component : children) {
            component.operation();
        }
    }
    
    @Override
    public void add(Component component) {
        children.add(component);
    }
    
    @Override
    public void remove(Component component) {
        children.remove(component);
    }
    
    @Override
    public Component getChild(int index) {
        return children.get(index);
    }
}

1.2 组合模式的目的

组合模式的主要目的是使得客户端可以一致地对待单个对象和组合对象。通过这种方式，客户端无需关心它处理的是单个对象还是一组对象，这大大简化了客户端的代码复杂性。例如，在一个文件系统中，文件和文件夹可以被视为组合模式中的对象，客户端可以以相同的方式操作文件和文件夹，而无需知道它们的具体类型。

此外，组合模式通过提供一个统一的接口，使得新增节点类型变得非常容易，而无需修改现有的代码。这符合设计模式中的开闭原则，即在增加新功能时，无需修改现有代码。通过组合模式，我们可以轻松地在树形结构中添加或删除节点，而不会影响其他部分的代码。这种灵活性使得组合模式在处理复杂层次结构时显得尤为强大。

二、组合模式的结构

2.1 抽象组件角色（Component）

抽象组件角色是组合模式中的核心，它定义了树结构中所有对象的公共接口和方法。这个角色通常是一个接口或抽象类，它声明了所有子类都必须实现的方法，如添加子节点、删除子节点等操作。通过抽象组件角色，客户端可以一致地对待所有对象，无论是叶子节点还是容器节点。

抽象组件角色的主要职责是提供一个统一的操作接口，使得客户端可以在不知道具体对象类型的情况下进行操作。例如，在一个图形用户界面中，抽象组件角色可以定义绘制、移动和缩放等操作，无论是按钮、文本框还是复合面板，都必须实现这些方法。这样，客户端就可以以相同的方式处理所有这些组件，而无需关心它们的具体类型。

public interface Component {
    void operation();
    void add(Component component);
    void remove(Component component);
    Component getChild(int index);
}