Composite ― 全体と部分を同じ操作で扱う

導入

フォルダの中にファイルもあれば、さらにフォルダも入っている——そんな「木構造」を扱うとき、「これは1つのファイルか、それともフォルダか」をいちいち判定するコードは煩雑になります。Composite（コンポジット） は、「単体」と「集まり」を同じインタフェースで扱えるようにする パターンです。

説明

FileItem（単体のファイル）と Folder（複数の要素をまとめるもの）の両方が、同じ FileSystemItem インタフェースを実装します。呼び出し側は相手が単体か集まりかを気にせず、同じメソッドを呼ぶだけで済みます。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FileItem file1 = new FileItem("読書レポート.txt", 20);
        FileItem file2 = new FileItem("写真.jpg", 500);

        Folder sub = new Folder("resources");
        sub.add(file2);

        Folder root = new Folder("work");
        root.add(file1);
        root.add(sub);

        System.out.println(root.getName() + ": " + root.getSize() + "KB");
    }
}

interface FileSystemItem {
    String getName();
    int getSize();
}

class FileItem implements FileSystemItem {
    private String name;
    private int size;

    FileItem(String name, int size) {
        this.name = name;
        this.size = size;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }
}

class Folder implements FileSystemItem {
    private String name;
    private List<FileSystemItem> children = new ArrayList<>();

    Folder(String name) {
        this.name = name;
    }

    void add(FileSystemItem item) {
        children.add(item);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getSize() {
        int total = 0;
        for (FileSystemItem child : children) {
            total += child.getSize();
        }
        return total;
    }
}

classDiagram
  FileSystemItem <|.. FileItem
  FileSystemItem <|.. Folder
  Folder --> "many" FileSystemItem : children
  class FileSystemItem {
    <<interface>>
    +getName() String
    +getSize() int
  }

• FileItem（葉）と Folder（枝）は、どちらも FileSystemItem を実装します。
• Folder は List<FileSystemItem> children を持ち、その中身は FileItem でも別の Folder でも構いません。Folder の中に Folder を入れられるのが「木構造」たるゆえんです。
• Folder.getSize() は、子どもたち一人ひとりの getSize() を呼んで合計するだけです。子が FileItem でも Folder でも同じ getSize() という呼び方で済みます。sub（resources フォルダ）自身も getSize() を持つので、root から見れば「ただの1つの FileSystemItem」として扱えます。
• root.getSize() は file1（20）+ sub.getSize()（file2 の500）= 520KBのように、再帰的に足し合わさります。

やってみよう

下のエディタを実行し、work フォルダの合計サイズが520KBになることを確認しましょう。sub の中にさらに別の Folder を追加して、3階層にしても正しく合計されるか試してみてください。

演習

resources フォルダに 動画.mp4（1200KB）の FileItem をもう1つ追加してください。root.getSize() を表示すると合計がいくつになるか確認してください。