組合模式詳解：樹形結構統一處理單個對象與組合對象

模式定義

組合模式將對象組合成樹形結構以表示「部分-整體」層次關係，使得客戶端代碼對單個對象（葉子）和組合對象（容器）的使用具有一致性。

適用場景

• 需要表示對象的部分-整體層次結構（如文件系統、GUI 控件樹、菜單系統）
• 希望客戶端忽略單個對象與組合對象的差異，統一調用接口

核心角色

• Component（抽象構件）：定義葉子與容器的公共接口，可選實現默認行為
• Leaf（葉子構件）：無子節點，實現具體業務邏輯
• Composite（容器構件）：包含子構件集合，實現 add/remove/getChild，遞歸調用子節點操作
• Client（客戶端）：通過 Component 接口操作樹結構

類圖

Java 代碼實現（菜單系統示例）

// 抽象構件
abstract class MenuComponent {
    public void add(MenuComponent c) { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public void remove(MenuComponent c) { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public MenuComponent getChild(int i) { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public String getName() { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public String getDescription() { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public double getPrice() { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public boolean isVegetarian() { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public abstract void print();
}

// 葉子：菜單項
class MenuItem extends MenuComponent {
    private String name, description; private boolean vegetarian; private double price;
    public MenuItem(String n, String d, boolean v, double p) { ... }
    public String getName() { return name; }
    public String getDescription() { return description; }
    public double getPrice() { return price; }
    public boolean isVegetarian() { return vegetarian; }
    public void print() {
        System.out.print(" " + getName());
        if (isVegetarian()) System.out.print("(v)");
        System.out.println(", " + getPrice() + " -- " + getDescription());
    }
}

// 容器：菜單
class Menu extends MenuComponent {
    private List<MenuComponent> items = new ArrayList<>();
    private String name, description;
    public Menu(String n, String d) { name=n; description=d; }
    public void add(MenuComponent c) { items.add(c); }
    public void remove(MenuComponent c) { items.remove(c); }
    public MenuComponent getChild(int i) { return items.get(i); }
    public String getName() { return name; }
    public String getDescription() { return description; }
    public void print() {
        System.out.println("\n" + getName() + ", " + getDescription());
        System.out.println("---------------------");
        for (MenuComponent c : items) c.print(); // 遞歸調用
    }
}

// 客戶端：服務員
class Waitress {
    private MenuComponent allMenus;
    public Waitress(MenuComponent menus) { allMenus = menus; }
    public void printMenu() { allMenus.print(); }
}

優缺點分析

設計原則體現

• 單一職責原則：葉子負責具體業務，容器負責管理子節點
• 開閉原則：新增構件類型無需修改現有代碼
• 里氏替換原則：葉子與容器均可替換 Component 基類

總結

組合模式是處理樹形結構的利器。關鍵在於定義良好的 Component 接口，讓葉子與容器共享公共行為，並在容器中遞歸委派操作。菜單系統、文件目錄、組織架構圖都是其典型應用場景。