设计模式-组合模式

写在前面

Hello，我是易元，这篇文章是我学习设计模式时的笔记和心得体会。如果其中有错误，欢迎大家留言指正！

第一话：初代营销系统

技术背景 ：

营销系统初期，技术负责人小易考虑到初期仅需支持两种渠道，采用直接耦合方式可快速上线

邮件活动

typescript 复制代码

@Getter
@Setter
public class EmailCampaign {

    private String name;

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

    public void execute() {
        System.out.println("执行电子邮件活动: " + name);
    }

}

社交媒体活动

typescript 复制代码

@Getter
@Setter
public class SocialMediaCampaign {

    private String name;

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

    public void execute() {
        System.out.println("执行社交媒体活动: " + name);
    }

}

组合活动

csharp 复制代码

public class BundleCampaign {

    private EmailCampaign emailCampaign;

    private SocialMediaCampaign socialMediaCampaign;

    public BundleCampaign(EmailCampaign emailCampaign,SocialMediaCampaign socialMediaCampaign){
        this.emailCampaign = emailCampaign;
        this.socialMediaCampaign = socialMediaCampaign;
    }

    public void execute(){
        emailCampaign.execute();
        socialMediaCampaign.execute();

        System.out.println("执行一系列活动: " + emailCampaign.getName() + " + " + socialMediaCampaign.getName());
    }

}

架构示意图

css 复制代码

A[营销系统] 
    A --> B[邮件活动]
    A --> C[社交活动]
    A --> D[硬编码组合]

埋下隐患：

新增活动类型需修改BundleCampaign类
组合深度限制为固定两层

第二话：需求突袭

技术背景 ： 市场总监提出P0级需求：支持三级组合营销（主活动=短信+子组合（邮件+社交）），要求不影响线上运行。

临时方案：采用硬编码支持新类型，并新建一个短信活动。

短信活动

typescript 复制代码

@Getter
@Setter
public class SMSCampaign {

    private String name;

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

    public void execute() {
        System.out.println("执行短信活动: " + name);
    }

}

硬编码组合类

typescript 复制代码

public class BundleCampaign {

    List<Object> campaigns = new ArrayList<>();

    public void addCampaign(Object campaign) {
        campaigns.add(campaign);
    }

    public void execute() {
        for (Object obj : campaigns) {
            if (obj instanceof EmailCampaign) {
                ((EmailCampaign) obj).execute();
            }
            else if (obj instanceof SocialMediaCampaign) {
                ((SocialMediaCampaign) obj).execute();
            }
            else if (obj instanceof SMSCampaign) {
                ((SMSCampaign) obj).execute();
            }
            else {
                return;
            }

        }
    }
}

方案缺陷：

当需要新增第四种活动时，不得不在 BundleCampaign 中添加更多 if-else
每次新增活动，都需要修改核心逻辑，严重影响到测试的完整性
判断中需要类型强制转换，嵌套组合支持不完善

第三话：设计模式重构

技术背景 ：技术负责人小易考虑到若不对当前营销系统进行重构，很有可能在未来的某天出现重大系统故障问题，决定使用组合模式进行重构。

设计模式解析

核心思想 ：将对象组织成树形结构，统一处理单个对象和组合对象。
主要角色：

Component （抽象类）：定义统一接口（如 execute()）
Leaf（叶子节点）：基础活动（邮件、社交）
Composite （组合节点）：可包含其他 Component 的组合活动(BundleCampaign)

重构：应用组合模式

1. 定义抽象组件

typescript 复制代码

@Getter
@Setter
public abstract class Campaign {

    protected String name;

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

    /**
     * 定义活动执行抽象方法
     */
    public abstract void execute();

    public void add(Campaign campaign) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持组合活动");
    }

}

2. 叶子节点：基础活动

java 复制代码

public class EmailCampaign extends Campaign {

    public EmailCampaign(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("执行电子邮件活动: " + name);
    }

}

public class SMSCampaign extends Campaign {

    public SMSCampaign(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("执行短信活动: " + name);
    }
}

public class SocialMediaCampaign extends Campaign {

    public SocialMediaCampaign(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println("执行社交媒体活动: " + name);
    }
}

3. 组合节点：可嵌套的组合活动

typescript 复制代码

public class BundleCampaign extends Campaign {

    private List<Campaign> campaigns = new ArrayList<>();

    public BundleCampaign(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void execute() {
        System.out.println(name + " 开启！");

        for (Campaign c : campaigns) {
            c.execute();
        }
    }

    @Override
    public void add(Campaign campaign) {
        campaigns.add(campaign);
    }

}

测试代码

ini 复制代码

public class CompositeTest {
    @Test
    public void testCampaign() {
        Campaign emailCampaign = new EmailCampaign("双十一折扣");
        Campaign socialMediaCampaign = new SocialMediaCampaign("微博热搜");

        Campaign bundleCampaign = new BundleCampaign("主活动");
        bundleCampaign.add(emailCampaign);
        bundleCampaign.add(socialMediaCampaign);

        Campaign childBundle = new BundleCampaign("子活动");
        childBundle.add(new SMSCampaign("追加优惠"));
        bundleCampaign.add(childBundle);

        bundleCampaign.execute();
    }
}

输出：

makefile 复制代码

主活动开启！
执行电子邮件活动: 双十一折扣
执行社交媒体活动: 微博热搜
子活动开启！
执行短信活动: 追加优惠

重构后效果

系统改进点

新增类型无需修改已有代码(符合开闭原则)
客户端无需区分叶子/组合节点(统一接口)
支持无限层级嵌套(灵活组合)

复杂度对比

维度	重构前	重构后
新增活动类型	修改核心类	新增叶子类即可
组合嵌套深度	固定2层	无限递归
类型安全检查	运行时判断	编译时保障
扩展成本	O(n)线性增长	O(1)恒定

长话短说

核心思想与使用指南

核心思想：

统一性：客户端无需区分叶子节点和组合节点
递归组合：通过树形结构实现无限嵌套

实施路线图

识别树形结构：找出系统中的层次关系
抽象组件接口：定义通用操作方法
区分叶子节点：实现不可再分的元素
构建复合节点：实现可嵌套的容器
实现递归逻辑：在复合节点中遍历子元素
添加类型约束（可选）：通过安全模式限制操作

代码步骤

定义抽象类/接口，声明通用方法（如 execute()）。
创建叶子类，实现基础功能。
创建组合类，管理子组件集合，并实现递归调用。
客户端通过抽象类型操作所有对象。

最佳实践场景

文件系统：文件与文件夹的统一管理
组织架构：部门与员工的层级关系
UI组件：窗口与控件的嵌套组合
语法树：程序结构的抽象表示

关键决策点

何时选择组合模式？

需要表示对象的部分-整体层次结构
希望客户端忽略组合与单个对象的不同
需要递归组合的结构化数据

何时避免使用？

系统不存在明显的层次结构
组合操作需要完全不同的接口
性能敏感的叶子节点操作