Java 設計模式之組合模式介紹

組合模式：樹形結構實現「部分-整體」層次

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

核心角色

• Component（抽象構件）：定義葉子和容器的公共接口，聲明管理子對象的方法（add/remove/getChild）。
• Leaf（葉子構件）：無子對象，實現具體業務邏輯。
• Composite（容器構件）：包含子對象集合，實現管理子對象方法，業務邏輯遞調用子對象。

代碼範例：電腦設備價格計算

// 1. 抽象構件
public abstract class Equipment {
    protected String name;
    public Equipment(String name) { this.name = name; }
    public abstract double netPrice();
    public abstract double discountPrice();
    // 容器管理方法，默認拋異常或返回 false
    public boolean add(Equipment e) { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public boolean remove(Equipment e) { throw new UnsupportedOperationException(); }
    public Iterator iterator() { return Collections.emptyIterator(); }
}

// 2. 葉子：磁盤
public class Disk extends Equipment {
    public Disk(String name) { super(name); }
    @Override public double netPrice() { return 100; }
    @Override public double discountPrice() { return 50; }
}

// 3. 容器抽象類
public abstract class CompositeEquipment extends Equipment {
    private List children = new ArrayList<>();
    public CompositeEquipment(String name) { super(name); }
    @Override public boolean add(Equipment e) { return children.add(e); }
    @Override public boolean remove(Equipment e) { return children.remove(e); }
    @Override public Iterator iterator() { return children.iterator(); }
    // 業務邏輯遞歸委派
    @Override public double netPrice() {
        return children.stream().mapToDouble(Equipment::netPrice).sum();
    }
    @Override public double discountPrice() {
        return children.stream().mapToDouble(Equipment::discountPrice).sum();
    }
}

// 4. 具體容器：機箱、機櫃
public class Chassis extends CompositeEquipment {
    public Chassis(String name) { super(name); }
    @Override public double netPrice() { return 200 + super.netPrice(); } // 自身價格 + 子設備
    @Override public double discountPrice() { return 100 + super.discountPrice(); }
}
public class Cabinet extends CompositeEquipment {
    public Cabinet(String name) { super(name); }
    @Override public double netPrice() { return 500 + super.netPrice(); }
    @Override public double discountPrice() { return 250 + super.discountPrice(); }
}

// 5. 客戶端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Cabinet cabinet = new Cabinet("機櫃");
        Chassis chassis = new Chassis("機箱");
        cabinet.add(chassis);
        chassis.add(new Disk("硬盤 1TB"));
        chassis.add(new Disk("SSD 512GB"));

        System.out.println("淨價: " + cabinet.netPrice());       // 統一調用
        System.out.println("折扣價: " + cabinet.discountPrice());
    }
}

模式優勢

• 客戶端簡單：無需區分葉子和容器，統一調用 Component 接口。
• 易於擴展：新增葉子或容器類無需修改客戶端代碼，符合開閉原則。
• 結構靈活：可構建複雜的樹形結構。

應用場景

• 文件系統（文件/目錄）、GUI 組件樹（容器/控件）、組織架構（員工/部門）、XML/HTML DOM 樹。
• Jive 論壇中 ForumThread 包含多個 ForumMessage（回帖樹）即採用組合模式。

注意事項

在 Component 接口中聲明 add/remove 方法雖便於多態，但會導致 Leaf 類實現無意義的方法（拋異常）。替代方案：僅在 Composite 類中聲明管理方法，客戶端針對容器類型調用（犧牲部分透明性換取安全性）。