Java基础教程（213）结构型模式之组合：组合模式解析：轻松处理树形结构数据的高效设计

组合模式：统一个体与整体的艺术

组合模式（Composite Pattern）的核心思想在于将对象组织成树形结构，以表示"部分-整体"的层次关系。它通过让客户端统一对待单个对象和对象组合，消除了对复杂层次结构差异处理的复杂性。

模式结构与实现机制

组合模式包含三个关键角色：

1. 组件接口（Component）：定义所有对象的通用接口
2. 叶子节点（Leaf）：表示树形结构中的末端对象
3. 复合节点（Composite）：包含子组件的容器对象

// 组件接口
interface FileSystemComponent {
    void display(String indent);
}

// 叶子节点
class File implements FileSystemComponent {
    private String name;
    
    public File(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void display(String indent) {
        System.out.println(indent + "📄 " + name);
    }
}

// 复合节点
class Directory implements FileSystemComponent {
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> children = new ArrayList<>();
    
    public Directory(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void addComponent(FileSystemComponent component) {
        children.add(component);
    }
    
    @Override
    public void display(String indent) {
        System.out.println(indent + "📁 " + name);
        for (FileSystemComponent component : children) {
            component.display(indent + "  ");
        }
    }
}

// 客户端使用
public class CompositeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Directory root = new Directory("根目录");
        
        File file1 = new File("文档.txt");
        Directory subDir = new Directory("子文件夹");
        
        File file2 = new File("图片.jpg");
        File file3 = new File("视频.mp4");
        
        subDir.addComponent(file2);
        subDir.addComponent(file3);
        
        root.addComponent(file1);
        root.addComponent(subDir);
        
        root.display("");
    }
}

应用场景与优势

组合模式特别适用于以下场景：

• 文件系统：管理文件和文件夹的层次结构
• UI界面：处理窗口、面板和按钮的嵌套关系
• 组织架构：表示公司部门与员工的从属关系
• 图形编辑：处理简单图形和复杂组合图形

主要优势：

• 简化客户端代码，统一处理单个对象和组合对象
• 更容易添加新类型的组件，符合开闭原则
• 灵活性和可扩展性极强

总结

组合模式通过树形结构和统一接口优雅地解决了部分-整体关系的处理问题，是处理层次结构数据的理想选择。正确应用该模式能够大幅提升代码的可维护性和扩展性，是每个Java开发者都应该掌握的重要设计模式。