Composite · 组合 — Design Patterns

学习目标

理解组合模式：树形结构中单个对象与组合对象拥有统一接口

掌握 Component（抽象组件）、Leaf（叶子）、Composite（组合）的核心结构

理解透明性 vs. 安全性：Component 接口是否声明 add/remove

了解组合模式在文件系统、UI 组件树、机构组织结构中的应用

案例演示

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/** 抽象组件：叶子和组合的共同接口 */
public interface Shape {
    void draw();
}
/** 叶子节点：点 */
public class Dot implements Shape {
    private int x, y;

    public Dot(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Dot at (" + x + "," + y + ")");
    }
}
/** 叶子节点：圆 */
public class Circle implements Shape {
    private int x, y, r;

    public Circle(int x, int y, int r) {
        this.x = x; this.y = y; this.r = r;
    }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Circle at (" + x + "," + y
            + ") r=" + r);
    }
}
/** 叶子节点：矩形 */
public class Rectangle implements Shape {
    private int x, y, w, h;

    public Rectangle(int x, int y, int w, int h) {
        this.x = x; this.y = y; this.w = w; this.h = h;
    }

    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Rectangle at (" + x + "," + y
            + ") " + w + "x" + h);
    }
}
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/** 组合节点：可包含多个子 Shape，支持递归嵌套 */
public class CompoundShape implements Shape {
    private List<Shape> children = new ArrayList<>();

    public void add(Shape s) { children.add(s); }
    public void remove(Shape s) { children.remove(s); }

    public void draw() {
        for (Shape child : children) {
            child.draw();
        }
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        CompoundShape scene = new CompoundShape();
        scene.add(new Dot(1, 1));
        scene.add(new Circle(5, 5, 3));
        scene.add(new Rectangle(0, 0, 20, 20));
        scene.draw();
    }
}

核心要点

◈

统一接口，一致性操作

Leaf 和 Composite 实现同一 Shape 接口，客户端调用 draw() 时无需关心是 Dot 还是 CompoundShape。

◈

递归组合结构

CompoundShape 内部包含 List<Shape>，每个元素可以是 Dot/Circle/Rectangle，也可以是另一个 CompoundShape，形成树形递归。

◈

透明性 vs. 安全性

透明性：Component 声明 add/remove，所有子类都有这些方法（Leaf 空实现），但调用 Leaf.add() 会无效。安全性：Component 不声明，Composite 独有 add/remove，编译期更安全但客户端代码需要类型检查。

◈

典型应用场景

文件系统（File + Directory）、UI 组件树（Button + Panel）、组织结构图（Employee + Department）、几何图形编辑器。