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组合模式实战：用树形结构管理企业组织与文件系统
一、模式核心：让 “部分 - 整体” 操作统一化
在企业 OA 系统中，组织架构呈现典型的树形结构：公司由多个部门组成，部门下有子部门和员工。传统方式需要为 “单个员工” 和 “部门团队” 设计不同的操作接口，导致代码冗余。组合模式（Composite Pattern） 通过将对象组织成树形结构，使客户端对单个对象（叶子节点）和组合对象（容器节点）的操作具有一致性，核心解决：
- 层次化管理：统一处理 “部分” 与 “整体” 的关系（如员工与部门）
- 透明化操作：客户端无需区分叶子节点和容器节点，直接调用统一接口
核心思想与 UML 类图
组合模式通过定义统一的组件接口，让叶子节点和容器节点实现相同的方法，形成递归组合结构：
二、两种实现模式：透明组合 vs 安全组合
1. 透明组合模式（通用接口）
- 设计原则：在基接口中声明所有组合操作（如
add/remove），叶子节点直接抛出不支持异常 - 优点：客户端无需区分节点类型，操作统一
- 缺点：叶子节点可能包含无用方法（违反单一职责）
代码实现（组织架构案例）
// 统一组件接口（透明模式）
public interface OrgComponent {void add(OrgComponent component);void remove(OrgComponent component);void print(); // 打印组织架构
}// 叶子节点（员工）
public class Employee implements OrgComponent {private String name;public Employee(String name) {this.name = name;}// 叶子节点不支持添加/删除，直接抛出异常public void add(OrgComponent c) {throw new UnsupportedOperationException("员工不能添加子节点");}public void remove(OrgComponent c) {throw new UnsupportedOperationException("员工不能删除子节点");}public void print() {System.out.println("├─员工：" + name);}
}// 组合节点（部门）
public class Department implements OrgComponent {private String name;private List<OrgComponent> children = new ArrayList<>();public Department(String name) {this.name = name;}public void add(OrgComponent c) {children.add(c);}public void remove(OrgComponent c) {children.remove(c);}public void print() {System.out.println("│─部门：" + name);children.forEach(OrgComponent::print); // 递归打印子节点}
}
2. 安全组合模式（分离接口）
- 设计原则：将组合操作（如
add/remove）放到容器节点接口中，叶子节点不暴露这些方法 - 优点：避免叶子节点包含无效方法
- 缺点：客户端需区分节点类型（通过类型判断或接口转换）
适用场景对比
| 维度 | 透明组合模式 | 安全组合模式 |
|---|---|---|
| 接口统一性 | 强（所有节点实现同一接口） | 弱（需区分叶子 / 容器接口） |
| 职责清晰性 | 弱（叶子节点包含无用方法） | 强（方法仅出现在合理节点中） |
| 客户端复杂度 | 低（无需类型判断） | 高（需处理类型转换） |
三、实战：构建可扩展的权限管理系统
1. 需求分析
- 系统包含角色（叶子节点，如 “普通用户”“管理员”）和角色组（容器节点，如 “销售团队”“开发团队”）
- 需要统一管理节点的权限分配，支持递归遍历子节点
2. 核心实现（透明组合模式）
// 权限组件接口
public interface PermissionComponent {void add(PermissionComponent component);void remove(PermissionComponent component);void grantPermission(String permission); // 授予权限List<String> getPermissions(); // 获取所有权限
}// 叶子节点：具体角色
public class Role implements PermissionComponent {private String roleName;private List<String> permissions = new ArrayList<>();public Role(String roleName) {this.roleName = roleName;}// 角色不能添加子节点public void add(PermissionComponent c) {throw new UnsupportedOperationException();}public void remove(PermissionComponent c) {throw new UnsupportedOperationException();}public void grantPermission(String permission) {permissions.add(permission);}public List<String> getPermissions() {return permissions;}
}// 组合节点：角色组
public class RoleGroup implements PermissionComponent {private String groupName;private List<PermissionComponent> members = new ArrayList<>();public RoleGroup(String groupName) {this.groupName = groupName;}public void add(PermissionComponent c) {members.add(c);}public void remove(PermissionComponent c) {members.remove(c);}public void grantPermission(String permission) {members.forEach(c -> c.grantPermission(permission)); // 递归授权}public List<String> getPermissions() {return members.stream().flatMap(c -> c.getPermissions().stream()).distinct() // 去重处理.collect(Collectors.toList());}
}
3. 客户端调用示例
public class ClientDemo {public static void main(String[] args) {// 创建叶子节点：普通用户、管理员Role user = new Role("普通用户");Role admin = new Role("管理员");// 创建组合节点：开发组、测试组RoleGroup devGroup = new RoleGroup("开发团队");devGroup.add(user); devGroup.add(admin); // 添加成员// 给组合节点授权，递归影响所有子节点devGroup.grantPermission("CODE_READ");devGroup.grantPermission("CODE_COMMIT");// 输出管理员权限（包含直接授权和继承权限）System.out.println("管理员权限：" + admin.getPermissions()); // 输出：[CODE_READ, CODE_COMMIT]}
}
四、框架与源码中的组合模式应用
1. Java Swing 组件树
JComponent作为基接口，JPanel（容器）和JButton（叶子）实现统一接口- 递归遍历组件树：
public static void traverseComponent(Component c, int depth) {System.out.println(" ".repeat(depth) + c.getClass().getSimpleName());if (c instanceof Container) {((Container) c).getComponents().forEach(child -> traverseComponent(child, depth + 1));}
}
2. Apache Dubbo 服务治理
- 服务分组（Group）作为组合节点，包含多个服务提供者（Provider，叶子节点）
- 路由规则支持对组合节点统一配置，如负载均衡策略、熔断规则
3. 文件系统实现
File类在 Java 中是典型组合模式：
- 目录（组合节点）可包含子文件 / 目录
- 普通文件（叶子节点）无下属节点
- 统一通过
listFiles()方法遍历，无需区分节点类型
五、避坑指南：正确使用组合模式的 3 个要点
1. 合理选择模式类型
- 透明模式：适合简单场景，优先保证客户端操作统一（如组织架构展示）
- 安全模式：适合复杂场景，避免叶子节点暴露无效方法（如权限管理系统）
2. 处理递归终止条件
- 叶子节点必须明确拒绝组合操作（如抛出
UnsupportedOperationException） - 避免空节点导致的递归死循环（初始化时检查子节点列表非空）
3. 控制组合层次深度
- 过深的树形结构可能导致栈溢出（改用迭代遍历替代递归）
// 迭代方式遍历组件树（避免栈溢出）
public static void iterateComponent(Component root) {Deque<Component> stack = new ArrayDeque<>();stack.push(root);while (!stack.isEmpty()) {Component c = stack.pop();System.out.println(c.getClass().getSimpleName());if (c instanceof Container) {Arrays.stream(((Container) c).getComponents()).forEach(stack::push); // 反向入栈保证顺序}}
}
4. 反模式：滥用组合模式
- 当树形结构层级极少（如只有两层）时，组合模式可能增加代码复杂度
- 避免为无 “部分 - 整体” 关系的对象强行构建树形结构（优先使用聚合关系）
六、总结：何时该用组合模式？
| 适用场景 | 核心特征 | 典型案例 |
|---|---|---|
| 对象具有层次化结构 | 存在 “整体 - 部分” 关系，如组织架构、文件系统 | 企业权限管理、GUI 组件树 |
| 需要统一操作单个 / 组合对象 | 客户端希望用相同接口处理叶子和容器节点 | 批量操作、递归遍历功能 |
| 支持动态组合与层次变化 | 节点可以动态添加、删除子节点 | 动态菜单构建、流程引擎设计 |
组合模式通过 “统一接口 + 递归组合” 的设计，将树形结构的复杂性封装在组件内部，使客户端能够以一致的方式处理简单元素和复杂组合。下一篇我们将深入探讨代理模式，解析从静态代理到动态代理的 AOP 实现原理，敬请期待！
扩展思考：组合模式 vs 装饰模式
两者都涉及对象的层次结构，但核心目标不同：
| 模式 | 目的 | 结构特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 组合模式 | 处理 “部分 - 整体” 关系 | 树形结构，叶子 / 容器节点 | 目录结构、组织架构 |
| 装饰模式 | 动态添加对象功能 | 链式结构，装饰器与被装饰对象实现相同接口 | 日志增强、权限校验 |
理解这些模式的差异，有助于在设计时做出更合适的选择。