23种设计模式【结构型模式】详细介绍之【组合模式】

设计模式的分类和应用场景总结

可以查看专栏设计模式：设计模式

组合模式详解

组合模式是一种结构型设计模式，旨在将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使客户端能够以一致的方式处理单个对象和组合对象。

1. 概述

组合模式允许将对象组合成树状结构，从而能够统一处理个体对象和组合对象。适用于表示层次结构的数据，如文件系统、图形界面组件、组织结构等。

2. 组成部分

• 组件（Component）： 定义了对象的接口，可以包含默认行为。
• 叶子（Leaf）： 表示树的叶节点，不能有子节点，通常实现基本操作。
• 组合（Composite）： 容器对象，定义有子部件的行为，存储和操作子部件。

3. 实现方式

以下是组合模式的实现示例：

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

// 组件接口
interface Component {
    void operation();
}

// 叶子节点
class Leaf implements Component {
    private String name;

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

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("Leaf " + name + " operation");
    }
}

// 组合节点
class Composite implements Component {
    private List<Component> children = new ArrayList<>();

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

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

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("Composite operation");
        for (Component child : children) {
            child.operation();
        }
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Leaf leaf1 = new Leaf("1");
        Leaf leaf2 = new Leaf("2");
        Composite composite = new Composite();
        composite.add(leaf1);
        composite.add(leaf2);

        Composite root = new Composite();
        root.add(composite);
        root.add(new Leaf("3"));

        root.operation();
    }
}

4. 组合模式的优缺点

4.1 优点

• 一致性： 客户端可以一致地使用组合和叶子节点。
• 简化客户端代码： 处理复杂树结构时不需关心对象的类型。
• 易于扩展： 方便添加新类型的叶子或组合类。

4.2 缺点

• 设计复杂性增加： 需要创建较多的类来表示树的节点和组合。
• 可能产生过多的对象： 当组件数量过多时，可能增加系统开销。

5. 使用场景

组合模式适用于以下场景：

• 表示对象的部分-整体层次结构： 如文件系统、菜单系统、组织结构等。
• 客户端需要统一处理组合对象和单个对象： 简化客户端代码。

6. 实际应用

• 文件系统： 文件和文件夹可以作为叶子和组合，统一处理。
• GUI组件： 按钮、窗口、面板等可以作为组合组件。
• 企业组织结构： 部门和员工可以组合成树形结构。

7. 总结

组合模式通过将对象组合成树形结构，使客户端可以统一地处理单个对象和组合对象，增强了系统的灵活性和可扩展性。它是一种非常有效的方式来管理和操作层次结构数据，简化了复杂结构的管理。

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原创博主：牛哄哄的柯南
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