C# 设计模式系列教程-组合模式
1. 概述
将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
2. 解决的问题
当希望忽略单个对象和组合对象的区别，统一使用组合结构中的所有对象（将这种“统一”性封装起来）。
3. 组合模式中的角色
3.1 组合部件（component）：它是一个抽象角色，为要组合的对象提供统一的接口。
3.2 叶子（leaf）：在组合中表示子节点对象，叶子节点不能有子节点。
3.3 合成部件（composite）：定义有枝节点的行为，用来存储部件，实现在component接口中的有关操作，如增加（add）和删除（remove）。
4. 模式解读
4.1 组合模式的类图
4.2 组合模式的实现代码
/// <summary>
/// 一个抽象构件，声明一个接口用于访问和管理component的子部件
/// </summary>
public abstract class component
{
protected string name;
public component(string name)
{
this.name = name;
}
/// <summary>
/// 增加一个节点
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public abstract void add(component component);
/// <summary>
/// 移除一个节点
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public abstract void remove(component component);
/// <summary>
/// 显示层级结构
/// </summary>
public abstract void display(int level);
}
/// <summary>
/// 叶子节点
/// </summary>
public class leaf : component
{
public leaf(string name)
: base(name)
{ }
/// <summary>
/// 由于叶子节点没有子节点，所以add和remove方法对它来说没有意义，但它继承自component，这样做可以消除叶节点和枝节点对象在抽象层次的区别，它们具备完全一致的接口。
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void add(component component)
{
console.writeline("can not add a component to a leaf.");
}
/// <summary>
/// 实现它没有意义，只是提供了一个一致的调用接口
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void remove(component component)
{
console.writeline("can not remove a component to a leaf.");
}
public override void display(int level)
{
console.writeline(new string('-',level) + name);
}
}
/// <summary>
/// 定义有枝节点的行为，用来存储部件，实现在component接口中对子部件有关的操作
/// </summary>
public class composite : component
{
public composite(string name)
: base(name)
{ }
/// <summary>
/// 一个子对象集合，用来存储其下属的枝节点和叶节点
/// </summary>
private list<component> children = new list<component>();
/// <summary>
/// 增加子节点
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void add(component component)
{
children.add(component);
}
/// <summary>
/// 移除子节点
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void remove(component component)
{
children.remove(component);
}
public override void display(int level)
{
console.writeline(new string('-', level) + name);
// 遍历其子节点并显示
foreach (component component in children)
{
component.display(level+2);
}
}
}
4.3 客户端代码
class program
{
static void main(string[] args)
{
// 生成树根，并为其增加两个叶子节点
component root = new composite("root");
root.add(new leaf("leaf a in root"));
root.add(new leaf("leaf b in root"));
// 为根增加两个枝节点
component branchx = new composite("branch x in root");
component branchy = new composite("branch y in root");
root.add(branchx);
root.add(branchy);
// 为branchx增加页节点
branchx.add(new leaf("leaf a in branch x"));
// 为branchx增加枝节点
component branchz = new composite("branch z in branch x");
branchx.add(branchz);
// 为branchy增加叶节点
branchy.add(new leaf("leaf in branch y"));
// 为branchz增加叶节点
branchz.add(new leaf("leaf in branch z"));
// 显示树
root.display(1);
console.read();
}
}
运行结果
5. 透明方式与安全方式
5.1 透明方式：在component中声明所有来管理子对象的方法，其中包括add，remove等。这样实现component接口的所有子类都具备了add和remove方法。这样做的好处是叶节点和枝节点对于外界没有区别，它们具备完全一致的接口。
5.2 安全方式：在component中不去声明add和remove方法，那么子类的leaf就不需要实现它，而是在composit声明所有用来管理子类对象的方法。
5.3 两种方式有缺点：对于透明方式，客户端对叶节点和枝节点是一致的，但叶节点并不具备add和remove的功能，因而对它们的实现是没有意义的；对于安全方式，叶节点无需在实现add与remove这样的方法，但是对于客户端来说，必须对叶节点和枝节点进行判定，为客户端的使用带来不便。
6. 模式总结
6.1 优点
6.1.1 使客户端调用简单，它可以一致使用组合结构或是其中单个对象，简化了客户端代码。
6.1.2 容易在组合体内增加对象部件。客户端不必因加入了新的部件而更改代码。有利于功能的扩展。
6.2 缺点
6.2.1 需要抉择使用透明方式还是安全方式。
6.2.2 透明方式违背了面向对象的单一职责原则；安全方式增加了客户需要端判定的负担。
6.3 适用场景
6.3.1 当想表达对象的部分-整体的层次结构时
6.3.3 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象时。