【设计模式】【结构型模式】组合模式（Composite）

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文章目录 一、入门什么是组合模式为什么有要组合模式？怎么样实现组合模式？ 二、总结组合模式的优点组合模式的缺点组合模式的适用场景

一、入门 什么是组合模式

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。组合模式使得客户端可以统一处理单个对象和组合对象，而无需关心它们的具体类型。

组合模式的核心思想是：将对象组织成树形结构，使得对单个对象和组合对象的操作具有一致性。

为什么有要组合模式？

假设我们正在开发一个电商平台，需要管理商品的分类和展示。商品分类是一个典型的树形结构，比如：

电子产品 手机 苹果手机安卓手机 电脑 笔记本电脑台式机 服装 男装女装

在这个系统中，每个分类（如“电子产品”）可以包含子分类（如“手机”），也可以包含具体的商品（如“苹果手机”） 不使用组合模式的实现：

// 分类类 public class Category { private String name; private List<Category> subCategories = new ArrayList<>(); private List<Product> products = new ArrayList<>(); public Category(String name) { this.name = name; } public void addSubCategory(Category category) { subCategories.add(category); } public void addProduct(Product product) { products.add(product); } public void display() { System.out.println("分类: " + name); for (Category category : subCategories) { category.display(); } for (Product product : products) { product.display(); } } } // 商品类 public class Product { private String name; public Product(String name) { this.name = name; } public void display() { System.out.println("商品: " + name); } }

客户端代码

public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建商品 Product iphone = new Product("iPhone 15"); Product macbook = new Product("MacBook Pro"); // 创建子分类 Category phones = new Category("手机"); phones.addProduct(iphone); Category computers = new Category("电脑"); computers.addProduct(macbook); // 创建顶级分类 Category electronics = new Category("电子产品"); electronics.addSubCategory(phones); electronics.addSubCategory(computers); // 展示分类结构 electronics.display(); } }

存在问题

代码重复：Category和Product需要分别定义display方法。类型判断：如果需要统一处理分类和商品，客户端需要频繁判断对象类型。扩展性差：新增节点类型（如“品牌”）时，需要修改大量代码。难以维护：嵌套层次较深时，代码会变得混乱。 怎么样实现组合模式？

组合模式的组成： 抽象组件（Component）：

作用：定义所有节点（叶子节点和复合节点）的通用接口或抽象类。职责： 声明所有节点共有的方法（如display、add、remove等）。提供默认实现（可选）。 特点： 是叶子节点和复合节点的父类或接口。客户端通过抽象组件与具体节点交互。

叶子节点（Leaf）

作用：表示树形结构中的叶子节点，没有子节点。职责： 实现抽象组件定义的方法。通常是树形结构中的最小单元。 特点： 不能包含其他节点。是组合模式中的“部分”。

复合节点（Composite）

作用：表示树形结构中的复合节点，可以包含子节点（叶子节点或其他复合节点）。职责： 实现抽象组件定义的方法。管理子节点（如添加、删除、遍历子节点）。 特点： 可以包含其他节点。是组合模式中的“整体”。

【案例】电商分类 - 改 抽象组件（Component）:定义所有节点（分类和商品）的通用行为。

public abstract class ProductCategory { protected String name; public ProductCategory(String name) { this.name = name; } public abstract void display(); }

叶子节点（Leaf）：表示具体的商品，没有子节点。

public class Product extends ProductCategory { public Product(String name) { super(name); } @Override public void display() { System.out.println("商品: " + name); } }

复合节点（Composite）:表示分类，可以包含子分类或商品。

import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Category extends ProductCategory { private List<ProductCategory> children = new ArrayList<>(); public Category(String name) { super(name); } public void add(ProductCategory category) { children.add(category); } @Override public void display() { System.out.println("分类: " + name); for (ProductCategory child : children) { child.display(); } } }

客户端使用

public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建商品 ProductCategory iphone = new Product("iPhone 15"); ProductCategory macbook = new Product("MacBook Pro"); // 创建子分类 Category phones = new Category("手机"); phones.add(iphone); Category computers = new Category("电脑"); computers.add(macbook); // 创建顶级分类 Category electronics = new Category("电子产品"); electronics.add(phones); electronics.add(computers); // 展示分类结构 electronics.display(); } } // 结果 // 分类: 电子产品 // 分类: 手机 // 商品: iPhone 15 // 分类: 电脑 // 商品: MacBook Pro 二、总结 组合模式的优点 统一处理单个对象和组合对象 核心优势：客户端无需区分处理的是叶子节点（单个对象）还是复合节点（组合对象）。案例：在文件系统中，无论是文件（叶子节点）还是文件夹（复合节点），都可以统一调用display()方法展示信息。 简化客户端代码 核心优势：客户端不需要写复杂的条件判断（如if-else）来处理不同类型的节点。案例：在电商平台的商品分类系统中，客户端只需调用display()方法，无论是单品还是套餐都能自动递归处理。 扩展性强 核心优势：新增节点类型时，只需继承抽象组件，符合开闭原则。案例：若要在组织架构中新增“项目组”类型，只需继承OrganizationUnit，不影响现有代码。 树形结构清晰 核心优势：天然支持递归和嵌套，能直观表示“部分-整体”的层次关系。案例：UI框架（如Java Swing）通过组合模式构建组件树，方便渲染和事件传递。 组合模式的缺点 设计复杂性 问题：需要抽象组件同时定义叶子节点和复合节点的行为，可能导致接口臃肿。案例：如果叶子节点（如File）需要实现复合节点的add()方法，只能抛出异常（UnsupportedOperationException），不够优雅。 类型系统的限制 问题：客户端可能仍需通过instanceof检查类型，破坏透明性。案例：在文件系统中，若需要对目录（复合节点）执行特殊操作（如计算总大小），客户端可能被迫检查类型。 过度泛化 问题：如果业务场景没有明确的层次结构，强行使用组合模式会导致设计过度复杂。案例：简单的商品列表不需要组合模式，直接使用集合即可。 组合模式的适用场景 树形结构的数据 场景：需要表示对象的“部分-整体”层次关系。典型案例： 文件系统（文件 + 文件夹）UI组件树（按钮 + 面板）组织架构（员工 + 部门） 需要统一操作所有节点 场景：希望对所有节点执行相同操作（如渲染、计算总价、权限校验）。典型案例： 电商平台计算单品和套餐的总价格。游戏场景中渲染所有游戏对象（角色、道具、地图）。 动态组合嵌套结构 场景：需要动态地添加、删除或嵌套节点。典型案例： 菜单系统（支持菜单项和子菜单）。权限管理系统（角色可以包含多个权限，权限可以嵌套）。