组合模式(Composite Pattern)

• 组合模式概述

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定义：组合多个对象形成树形结构以表示具有部分-整体关系的层次结构。组合模式让客户端可以统一对待单个对象和组合对象。又被成为“部分-整体”(part-whole)模式，属于对象结构性模式

定义什么的，最枯燥了。简单的来说，就如我们鼠标右击新建文件夹一样，在一个磁盘里，我们可以新建一个文件夹a，也可以新建某个类型的文件a，a和a都在同一目录下，当然，我们也可以点击进入文件夹a，在a中新建新的文件夹b，也可以在a中新建文件b。只要是文件夹，就可以在里面继续新建文件夹和文件，而文件则只能用来放数据，不能在新建了。

当然，也可以通过win+r调出运行，输入cmd(commmand),进入你想查看文件的磁盘，输入tree命令，就可以结构性的查看所有文件。在上述图中可以看出文件结构就如同一棵树，有文件夹，有文件，我们把文件成为叶子(laef)，因为文件不能再展开了，就如树形结构中叶子是最底层了；把文件夹称为容器(container)，因为文件夹里既可以文件夹，又可以放文件。当想要查看一个磁盘的所有文件时，可以使用dfs(深度优先搜索)即递归的对每个文件夹进行同样的搜索，一条路走到底，当访问到叶子结点时，再退回去访问别的结点。

• 组合模式结构和实现

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1. component(抽象构件):它可以是接口或抽象类，为叶子构件和容器构件对象声明接口。定义了访问管理它的子构件的方法，就是对一个子构件该有的操作都应该在这声明，如创建子构件，删除子构件，打开子构件，重命名子构件，复制子构件.......
2. leaf(叶子构件):代表一个文件，实现在component中的行为，即对文件的操作，可以是读文件，写文件，删除文件，复制文件......
3. composite(容器构件):代表一个文件夹，它提供一个集合放子节点，可以是文件夹，也可以是文件，所以它有一个聚合箭头指向component，代表可以递归的创建构件

 1 abstract class component
 2 {
 3     public abstract void add(component c);
 4     public abstract void remove(component c);
 5     public abstract component getchild(int i);
 6     public abstract void operation();
 7 }
 8 class leaf : component
 9 {
10     public override void add(component c)
11     {
12         //throw new notimplementedexception();//这里是报错，叶子文件没有此方法的
13     }
14     
15     public override void remove(component c)
16     {
17         //throw new notimplementedexception();//同上
18     }
19     
20     public override component getchild(int i )
21     {
22         //throw new notimplementedexception();//同上
23         return null;
24     }
25     
26     public override void operation()
27     {
28         //对文件的可执行方法
29     }    
30 }
31 class composite : component
32 {
33     private ilist<component> list = new list<component>();//这里通链表容器存放文件夹
34     public override void add(component c)
35     {
36         list.add(c);
37     }
38     
39     public override void remoce(component c)
40     {
41         list.remove(c);
42     }
43     
44     public override component getchild(int i )
45     {
46         return (component)list(c);
47     }
48     
49     public override void operation()
50     {
51         //递归实现容器中的对文件的方法
52         foreach(component child in list)
53         {
54             (component)child.operation();
55         }
56     }    
57 }

• 组合模式的应用

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 教育机构的oa系统要给各办公室下发公文(issuedbytheofficedoucument)，采用组合模式模拟实现

分析：从图中可以看出，北京总部，湖南分校，长沙叫教学点，湘潭教学点这几个有子构件，所以它们为文件容器，而教务办公室，行政办公室即为叶子，当然，每个叶子是不同的，要区别开。因此我们定义一个抽象机构类(abstractinstitutions)，其中声明add，remove，getchild和issuedbytheofficedoucument方法。

1  abstract class abstractinstitutions//component
2     {
3         public abstract void add(abstractinstitutions institutions);
4         public abstract void remove(abstractinstitutions institutions);
5         public abstract abstractinstitutions getchild(int i);
6         public abstract void issuedbytheofficedoucument();
7     }

教务办公室，有自己的名字，即哪一个教务办公室，它只能收到下发的公文

 1  class academicaffairsoffice : abstractinstitutions//leaf 教务办公室
 2     {
 3         private string name;
 4         public academicaffairsoffice(string name)
 5         {
 6             this.name = name;
 7         }
 8         public override void add(abstractinstitutions institutions)
 9         {
10             console.writeline("can't realize this method!!!");
11         }
12 
13         public override void remove(abstractinstitutions institutions)
14         {
15             console.writeline("can't realize this method!!!");
16         }
17 
18         public override abstractinstitutions getchild(int i)
19         {
20             console.writeline("can't realize this method!!!");
21             return null;
22         }
23 
24         public override void issuedbytheofficedoucument()
25         {
26             console.writeline("issued by the office doucument to the {0}",name);
27         }
28     }

行政办公室和教务办公室类似的实现

 1 class administrationoffice : abstractinstitutions//leaf  行政办公室
 2     {
 3          private string name;
 4         public administrationoffice(string name)
 5         {
 6             this.name = name;
 7         }
 8 
 9         public override void add(abstractinstitutions institutions)
10         {
11             console.writeline("can't realize this method!!!");
12         }
13 
14         public override void remove(abstractinstitutions institutions)
15         {
16             console.writeline("can't realize this method!!!");
17         }
18 
19         public override abstractinstitutions getchild(int i)
20         {
21             console.writeline("can't realize this method!!!");
22             return null;
23         }
24 
25         public override void issuedbytheofficedoucument()
26         {
27             console.writeline("issued by the office doucument to the {0}", name);
28         }
29     }

容器类中实现抽象构件中的方法，并且要向下属机构下发公文

 1 class teacharea : abstractinstitutions//composite //教学点
 2     {
 3         private string name;
 4         private ilist<abstractinstitutions> arealist = new list<abstractinstitutions>();
 5        
 6         public teacharea(string name)
 7         {
 8             this.name = name;
 9         }
10 
11         public override void add(abstractinstitutions institutions)
12         {
13             arealist.add(institutions);
14         }
15 
16         public override void remove(abstractinstitutions institutions)
17         {
18             arealist.remove(institutions);
19         }
20 
21         public override abstractinstitutions getchild(int i)
22         {
23             return (abstractinstitutions)arealist[i];
24         }
25 
26         public override void issuedbytheofficedoucument()
27         {
28             console.writeline("issue official documents to the {0}", name);
29             foreach (object obj in arealist)
30             {
31                 ((abstractinstitutions)obj).issuedbytheofficedoucument();
32             }
33         }
34     }

program中，要将所有的机构创建出来，并一一add到对应的容器中，最后有由北京总部向下发送公文

 1 class program
 2     {
 3         static void main(string[] args)
 4         {
 5             abstractinstitutions beijingheadquarters;
 6             beijingheadquarters = new teacharea("beijingheadquarters");
 7 
 8             abstractinstitutions beijingacademicaffairsoffice;
 9             beijingacademicaffairsoffice = new academicaffairsoffice("beijingacademicaffairsoffice");
10             administrationoffice beijingadministrationoffice;
11             beijingadministrationoffice = new administrationoffice("beijingadministrationoffice");
12 
13             abstractinstitutions hunanpartition;
14             hunanpartition = new teacharea("hunanpartition");
15 
16             abstractinstitutions hunanchangshaarea;
17             hunanchangshaarea = new teacharea("hunanchangshaarea");
18 
19             abstractinstitutions hunanxiangtanarea;
20             hunanxiangtanarea = new teacharea("hunanxiangtanarea");
21 
22             abstractinstitutions hunanacademicaffairoffice;
23             hunanacademicaffairoffice = new academicaffairsoffice("hunanacademicaffairoffice");
24             abstractinstitutions hunanadministrationoffice;
25             hunanadministrationoffice = new administrationoffice("hunanadministrationoffice");
26 
27             console.writeline();
28             abstractinstitutions changshaacademicaffairoffice;
29             changshaacademicaffairoffice = new academicaffairsoffice("changshaacademicaffairoffice");
30 
31             abstractinstitutions changshaadministrationoffice;
32             changshaadministrationoffice = new administrationoffice("changshaadministrationoffice");
33             abstractinstitutions xiangtanacademicaffairoffice;
34             xiangtanacademicaffairoffice = new academicaffairsoffice("xiangtanacademicaffairoffice");
35 
36             abstractinstitutions xiangtanadministrationoffice;
37             xiangtanadministrationoffice = new administrationoffice("xiangtanadministrationoffice");
38 
39             hunanchangshaarea.add(changshaacademicaffairoffice);
40             hunanchangshaarea.add(changshaadministrationoffice);
41 
42             hunanxiangtanarea.add(xiangtanacademicaffairoffice);
43             hunanxiangtanarea.add(xiangtanadministrationoffice);
44 
45             hunanpartition.add(hunanchangshaarea);
46             hunanpartition.add(hunanxiangtanarea);
47             hunanpartition.add(hunanacademicaffairoffice);
48             hunanpartition.add(hunanadministrationoffice);
49 
50             beijingheadquarters.add(beijingacademicaffairsoffice);
51             beijingheadquarters.add(beijingadministrationoffice);
52             beijingheadquarters.add(hunanpartition);
53             beijingheadquarters.issuedbytheofficedoucument();
54         }
55     }

运行结果：

• 透明组合模式和安全组合模式

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• 透明组合模式

在component中声明所有的方法，这样满足了一致性的原则，即对叶子和容器对象都是一样的处理，不需用再去判断，这个对象是叶子还是容器啊，如果是容器，可以实现哪些方法，如果是叶子，又只能实现哪些方法。这些判断都不需要。但是，由于叶子也继承了component的方法，因此不安全，叶子对象不能调用add，remove，getchild的方法，如果运行时调用，会出错，因此要提供错误处理代码(如上述例子中的( console.writeline("can't realize this method!!!");

• 安全组合模式

component中没有声明任何方法，而是在composite中声明并实现，这样做不会因为leaf调用错误的方法而报错，但缺点是不够透明，即要区别的对待叶子构件和容器构件，但是日常使用是很多的，毕竟安全的往往好很多

上面的例子使用了透明组合模式。

• 组合模式的优缺点和适用环境

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• 组合模式的优点：

1. 可以清楚的定义分层次的复杂对象，表示对象的全部会部分层次，让客户忽略层次的差异，方便控制
2. 客户端可以一致性的使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象(叶子文件)还是组合结构(文件夹容器)，简化了客户端代码
3. 增加新的容器构件和叶子构件很方便
4. 为树型结构的面向对象实现了一种灵活的解决方案

• 组合模式的缺点：

1. 在增加新的构件时很难对容器中的构件类型进行控制。如果我希望文件夹里只能放文件时，则需要复杂的实现过程来实现

• 组合模式的适用环境

1. 在具有整体和部分层次的结构中，希望通过一种方式忽略整体与部分的差异，一致的对待它们
2. 在一个使用面向对象语言开发的系统中要处理一个树形结构时
3. 在一个系统总能够分离出叶子和容器对象，而且它们的类型不固定，需要增加一些新的类型