组合模式（Composite Pattern），又称为"整体-部分"（Part-Whole）模式，是一种结构型设计模式。其核心思想是将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次关系，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。在组合模式中，客户将单个对象和组合对象同等看待，无需关心自己正在处理的是单个对象还是组合对象。
一、组合模式的角色组成
组合模式通常包含以下几个主要角色：
1、抽象构件（Component）
定义了一个对象的接口，用于访问和管理组件的子对象。可以是接口或抽象类，声明了对象共有的方法，包括用于访问和管理子构件的方法（如增加子构件、删除子构件、获取子构件等）。在透明式组合模式中，还声明了所有子类中的全部方法。
2、树叶构件（Leaf）
在组合中表示叶子节点对象，是组合中的叶节点对象，没有子节点。实现了抽象构件中定义的行为，但对于那些访问及管理子构件的方法，可以通过异常等方式进行处理。
3、容器构件（Composite）/树枝构件（Composite）
在组合中表示容器节点对象，是组合中的分支节点对象，包含子节点。其子节点可以是叶子节点，也可以是容器节点。提供一个集合用于存储子节点，并实现了在抽象构件中定义的行为，包括那些访问及管理子构件的方法。
二、组合模式的实现方式
组合模式的实现根据所实现接口的区别分为两种形式，分别称为安全式组合模式和透明式组合模式。
1、安全式组合模式
管理聚集的方法只出现在树枝构件类中，而不出现在树叶构件类中。抽象构件不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝构件对象给出。缺点是不够透明，因为树叶类和树枝类将具有不同的接口。
2、透明式组合模式
要求所有的具体构件类，不论树枝构件还是树叶构件，均符合一个固定接口。客户端可以一致地处理所有的对象，无须区分是叶子节点还是容器节点。缺点是树叶构件本来没有管理子对象的方法，却要实现它们（空实现或抛异常），这样会带来一些安全性问题。
三、组合模式的应用场景
组合模式适用于需要表示对象的部分-整体层次结构的场景，如：
1、文件系统中的文件和文件夹
2、窗体程序中的简单控件与容器控件
3、图形界面中的菜单项、按钮和其他控件的树形结构
4、表示公司或组织的部门结构
5、XML文档的层次结构解析等
四、代码示例-Java
下面是一个使用透明式组合模式的Java代码示例，用于模拟公司组织架构中的部门及员工统计。
1. 定义抽象构件（Component）
首先，定义一个抽象构件类Department，表示公司部门或员工，包含基本的属性和方法。
java
abstract class Department {
protected String name;
public Department(String name) {
this.name = name;
}
// 定义一个抽象方法，用于统计人数，实际实现由子类完成
public abstract int getCount();
// 添加子部门或员工（在透明组合模式中，所有类都应包含此方法）
public void add(Department department) {
throw new UnsupportedOperationException("This is a leaf.");
}
// 删除子部门或员工（同样，所有类都应包含此方法）
public void remove(Department department) {
throw new UnsupportedOperationException("This is a leaf.");
}
// 显示部门或员工信息
public void display(int depth) {
StringBuilder indent = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < depth; i++) {
indent.append("--");
}
System.out.println(indent + name + " (人数: " + getCount() + ")");
}
}2. 实现树叶构件（Leaf）
定义一个员工类Employee，继承自Department，但只包含员工的基本信息，不实现添加和删除子对象的方法。
java
class Employee extends Department {
private int count = 1; // 员工人数默认为1
public Employee(String name) {
super(name);
}
@Override
public int getCount() {
return count; // 员工人数始终为1
}
// Employee不需要添加或删除子对象的方法，因此不重写add和remove
}3. 实现容器构件（Composite）
定义一个部门类Dept，继承自Department，并实现添加、删除子对象和统计人数的功能。
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Dept extends Department {
private List<Department> children = new ArrayList<>();
public Dept(String name) {
super(name);
}
@Override
public void add(Department department) {
children.add(department);
}
@Override
public void remove(Department department) {
children.remove(department);
}
@Override
public int getCount() {
int count = 0;
for (Department child : children) {
count += child.getCount();
}
return count;
}
@Override
public void display(int depth) {
super.display(depth);
for (Department child : children) {
child.display(depth + 1);
}
}
}4. 客户端代码
最后，编写客户端代码来构建公司组织架构并统计总人数。
java
public class CompanyStructureDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建部门及员工
Dept root = new Dept("总公司");
Dept itDept = new Dept("IT部");
Dept hrDept = new Dept("人事部");
Employee itEmployee1 = new Employee("张三");
Employee itEmployee2 = new Employee("李四");
Employee hrEmployee1 = new Employee("王五");
// 构建组织架构
root.add(itDept);
root.add(hrDept);
itDept.add(itEmployee1);
itDept.add(itEmployee2);
hrDept.add(hrEmployee1);
// 显示组织架构及统计人数
root.display(0);
System.out.println("公司总人数: " + root.getCount());
}
}五、组合模式的优缺点
1、优点
简化客户端代码：客户端可以一致地处理单个对象和组合对象，无需关心自己处理的是单个对象还是组合对象。
高扩展性：更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足"开闭原则"。
2、缺点
设计较复杂：客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系。
性能问题：由于组合模式中的对象可能被存储在多个地方，可能导致性能问题，特别是在树形结构复杂的情况下。
六、总结
组合模式通过将对象组合成树形结构来表示"部分-整体"的层次关系，简化了客户端代码，提高了系统的扩展性和灵活性。然而，它也存在设计复杂和潜在的性能问题。在实际应用中，应根据具体场景和需求来选择合适的设计模式。