概念

组合模式（Composite Pattern）将对象组合成树状层次结构，使客户端对单个对象（叶子节点）和组合对象（容器节点）具有一致的访问方式。

核心思想：部分与整体的统一接口。

角色：

  • Component：抽象组件，定义叶子和容器的公共接口
  • Leaf：叶子节点，没有子节点，实现具体操作
  • Composite：容器节点，包含子组件，将操作委托给子节点

示例：文件系统

文件系统是 Composite 模式的经典场景——文件夹可以包含文件或其他文件夹，但对外都提供统一的 getSize() 接口。

// Component
public interface FileSystemNode {
    String getName();
    long getSize();
    void print(String indent);
}

// Leaf
public class File implements FileSystemNode {
    private final String name;
    private final long size;

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

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public long getSize() {
        return size;
    }

    @Override
    public void print(String indent) {
        System.out.println(indent + "📄 " + name + " (" + size + " bytes)");
    }
}

// Composite
public class Directory implements FileSystemNode {
    private final String name;
    private final List<FileSystemNode> children = new ArrayList<>();

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

    public void add(FileSystemNode node) {
        children.add(node);
    }

    public void remove(FileSystemNode node) {
        children.remove(node);
    }

    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public long getSize() {
        return children.stream()
                       .mapToLong(FileSystemNode::getSize)
                       .sum();
    }

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

// Client
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Directory root = new Directory("root");

        Directory src = new Directory("src");
        src.add(new File("Main.java", 1200));
        src.add(new File("Utils.java", 800));

        Directory resources = new Directory("resources");
        resources.add(new File("config.yml", 300));
        resources.add(new File("banner.txt", 50));

        root.add(src);
        root.add(resources);
        root.add(new File("README.md", 500));

        root.print("");
        System.out.println("Total size: " + root.getSize() + " bytes");
    }
}

输出：

📁 root/
  📁 src/
    📄 Main.java (1200 bytes)
    📄 Utils.java (800 bytes)
  📁 resources/
    📄 config.yml (300 bytes)
    📄 banner.txt (50 bytes)
  📄 README.md (500 bytes)
Total size: 2850 bytes

客户端调用 root.getSize() 和 file.getSize() 的方式完全相同，无需区分是文件夹还是文件。

适用场景

  • 树形结构：文件系统、组织架构、菜单、DOM 树
  • 需要统一处理叶子和容器：无论节点类型，调用方式一致
  • 递归操作：遍历、统计、渲染整棵树

与其他模式的关系

模式 关系
Builder Builder 有时用于构建 Composite 树结构
Iterator 可用于遍历 Composite 树
Visitor 可在不修改 Composite 结构的前提下添加新操作
Decorator 与 Composite 都依赖递归组合，但 Decorator 只有一个子节点

参考：https://refactoringguru.cn/design-patterns/composite