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组合模式详解

news 2026/6/3 12:58:30

什么是组合模式？

组合模式(Composite Pattern)，是一种结构型设计模式，这种模式将对象组合成树形结构，以表示部分--整体的层次关系，组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

组合模式的结构

角色	说明
Component	抽象组件，定义叶子和容器的公共接口
Leaf	叶子节点，实现 Component 的具体行为（如 File）
Composite	容器节点，持有子组件列表，实现 Component 并提供 add/remove 等管理方法（如 Folder）

代码实现-文件系统示例

第一步：定义抽象组件`FileSystemItem`

public abstract class FileSystemItem { protected String name; public FileSystemItem(String name) { this.name = name; } /** * 显示文件或目录的信息 * @param indent 缩进级别，用于显示层级结构 */ public abstract void display(int indent); /** * 获取文件或目录的大小 * @return 文件或目录的大小（字节） */ public abstract long getSize(); // 工具方法：生成缩进 protected String getIndent(int level) { return " ".repeat(level); } }

第二步：实现叶子节点`File`

public class File extends FileSystemItem { private long size; public File(String name, long size) { super(name); this.size = size; } /** * 显示文件或目录的信息 * * @param indent 缩进级别，用于显示层级结构 */ @Override public void display(int indent) { System.out.println(getIndent(indent) + "📄 " + name + " (" + size + "KB)"); } /** * 获取文件或目录的大小 * * @return 文件或目录的大小（字节） */ @Override public long getSize() { return size; } }

第三步：实现容器节点`Folder`

public class Folder extends FileSystemItem { private List<FileSystemItem> children = new ArrayList<>(); public Folder(String name) { super(name); } /** * 显示文件或目录的信息 * * @param indent 缩进级别，用于显示层级结构 */ @Override public void display(int indent) { System.out.println(getIndent(indent) + "📁 " + name); for (FileSystemItem child : children) { child.display(indent + 1); // 递归显示子项 } } // 管理子组件的方法（仅 Composite 需要） public void add(FileSystemItem item) { children.add(item); } public void remove(FileSystemItem item) { children.remove(item); } public List<FileSystemItem> getChildren() { return Collections.unmodifiableList(children); } /** * 获取文件或目录的大小 * * @return 文件或目录的大小（字节） */ @Override public long getSize() { return children.stream() .mapToLong(FileSystemItem::getSize) .sum(); } }

第四步：客户端使用

public class CompositeDemo { public static void main(String[] args) { // 构建树形结构 Folder project = new Folder("MyProject"); Folder docs = new Folder("docs"); docs.add(new File("requirements.md", 10)); docs.add(new File("design.png", 500)); Folder src = new Folder("src"); src.add(new File("Main.java", 20)); src.add(new File("Utils.java", 15)); project.add(docs); project.add(src); project.add(new File("README.md", 5)); // 统一操作！无需区分 File 或 Folder project.display(0); System.out.println("\n总大小: " + project.getSize() + " KB"); } }

运行输出：

两种组合模式变体

类型	特点	优缺点
透明式（Transparent）	Component 接口中声明所有方法（包括`add`,`remove`）	客户端完全透明，但 Leaf 必须抛出`UnsupportedOperationException`
安全式（Safe）	只在 Composite 中定义管理子节点的方法	类型安全，但客户端需知道对象是否为 Composite（如需调用`add`）