【设计模式-组合】

**Composite Pattern（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。这种模式允许客户端以统一的方式处理单个对象和对象集合，从而简化了树形结构的处理。

核心思想

组合模式通过将对象和组合对象（即子对象）封装在统一的接口中，使得客户端可以以一致的方式处理这些对象。这样，无论是处理单个对象还是处理由多个对象组成的集合，客户端的操作都不会改变。

组成部分

• Component（组件）: 这是一个接口或抽象类，声明了叶子节点和复合节点的共同操作接口。例如，它可能声明了 add, remove, getChild, 和其他一些操作。

• Leaf（叶子节点）: 叶子节点实现了 Component 接口，并定义了叶子节点特有的行为。叶子节点是树形结构中的末端元素，不能有子节点。

• Composite（复合节点）: 复合节点也实现了 Component 接口，维护了一个子组件的集合，并定义了对这些子组件的操作方法（如 add, remove, getChild）。复合节点可以包含叶子节点或其他复合节点。

UML图

Java代码

以下是一个简单的示例，展示了如何在 Java 中实现组合模式。这个示例构建了一个文件系统的树形结构，其中包含文件和文件夹（文件夹可以包含其他文件夹和文件）。

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

// Component
interface FileSystemComponent {
    void print(String indent);
}

// Leaf
class File implements FileSystemComponent {
    private String name;

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

    @Override
    public void print(String indent) {
        System.out.println(indent + "File: " + name);
    }
}

// Composite
class Folder implements FileSystemComponent {
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> children = new ArrayList<>();

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

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

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

    public FileSystemComponent getChild(int index) {
        return children.get(index);
    }

    @Override
    public void print(String indent) {
        System.out.println(indent + "Folder: " + name);
        for (FileSystemComponent child : children) {
            child.print(indent + "  ");
        }
    }
}

// Client
public class CompositePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        FileSystemComponent file1 = new File("file1.txt");
        FileSystemComponent file2 = new File("file2.txt");

        Folder folder1 = new Folder("folder1");
        Folder folder2 = new Folder("folder2");
        folder1.add(file1);
        folder1.add(folder2);
        folder2.add(file2);

        Folder rootFolder = new Folder("root");
        rootFolder.add(folder1);

        rootFolder.print("");
    }
}

解释

• Component（FileSystemComponent）: 这是一个接口，定义了所有文件系统组件的公共操作方法 print，用于输出组件信息。

• Leaf（File）: 实现了 FileSystemComponent 接口，表示文件。文件具有一个名称，并且可以输出自身的信息。

• Composite（Folder）: 也实现了 FileSystemComponent 接口，表示文件夹。文件夹可以包含其他文件夹或文件，并且能够递归地打印所有子组件的信息。

优点

1. 一致的接口: 组合模式提供了一个统一的接口，客户端无需关心对象的具体类型，无论是处理单一对象还是对象组合，使用方式相同。

2. 易于扩展: 新的叶子节点或复合节点可以很容易地加入现有系统中，而不需要修改现有的代码。

3. 简化客户端代码: 客户端代码可以用相同的方式处理单个对象和对象组合，简化了操作和维护。

缺点

1. 设计复杂: 组合模式可能会导致设计复杂，因为需要处理递归结构以及可能需要大量的子类。

2. 性能开销: 在处理复杂的树形结构时，可能会有较大的性能开销，特别是在树的深度很大时。

使用场景

• 文件系统: 典型的应用场景，如文件和文件夹的组织结构。
• 图形用户界面（GUI）: GUI 元素如按钮、面板和对话框可以通过组合模式进行管理。
• 组织结构: 处理公司或团队的组织结构图。

组合模式通过将对象结构建模为树形结构，使得客户端能够以一致的方式处理各种对象，尤其适合处理层次结构问题。