通俗易懂设计模式解析——组合模式

前言

　　今天介绍的是结构型设计模式中的第四个模式，也就是组合模式（Composite Pattern）。组合模式也好理解，就拿我们电脑的文件及文件夹来说吧，这就是一个较好的组合模式的例子。一个目录下面包含文件及文件夹，文件夹下面也包含文件或文件夹。在这样一层层下来，我们可以想象。他似乎像极了那个树状图。而组合模式是依据树型结构来组合对象。用来表示部分—整体层次关系。

组合模式介绍

一、来由

　　在我们软件系统开发中，会遇到简单对象与复杂对象一起使用的情况，就好比刚刚说的文件目录一样，可以包含文件和文件夹，文件夹下面也可以包含文件和文件夹。但是由于简单对象和复杂对象在功能使用上还是有一定的区别的，可能会造成客户端调用时较为麻烦。这时候就需要将简单对象和复杂对象统一一致对待。然而组合模式也就是解决这一麻烦的。

二、意图

　　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。

三、案例图

 

 

四、组合模式代码示例

　　看上面案例图，可以发现组合模式一般包含以下部分：

抽象构件角色：这是一个抽象角色，它给参加组合的对象定义了公共的接口和行为，在透明式的组合模式中，包含了对所有子对象的管理。但是在安全式的组合模式中，这里不定义管理子对象的方法，而是由树枝构件定义给出。

树叶构件:树叶构件意味着没有下级对象，定义了参加组合对象的原始行为。

树枝构件:代表有下级对象（树枝或树叶都有可能），给出管理其子类的对象。

 

在组合模式中，细分为两种形式。1、透明式组合模式。2、安全式组合模式。这里我们可以看看何为透明式何为安全式：

透明式：

　　抽象构件角色定义公共的接口和行为，这里呢就包括对本对象的操作也包含其子对象的操作的。但是树叶构件对象没有其子类。但是依然继承其功能接口和行为。这里在接口和行为上，无论调用树枝构件还是树叶构件都是一样的。这就属于透明式了。

安全式：
　　由上面透明式讲的，树叶构件也会包含操作自己和子对象的接口和行为，但是没有其子对象怎么办呢？当然是可以空着不写，但会空。但是万一实现调用了呢？对吧，还是有一定的安全隐患的。那么安全式也就是说抽象构件包含操作本身对象的接口和行为，那么树叶构件也就包含操作本身对象的接口和行为了。树枝构件则实现操作自身对象的接口和行为的同时，还需要实现操作其子类的对象的接口和行为。

 

就按开始所讲的文件目录的案例，我们通过代码一起看看，在代码中如何实现组合模式的，这样也可以更方便快捷的了解记忆：

 透明式：

namespace Composite_Pattern
{
    /// <summary>
    /// 透明式组合模式
    /// </summary>
    class CompositePattern
    {
    }

    #region 抽象构件角色——抽象文件目录============
    public abstract class Files 
    { 
        /// <summary>
        /// 增加子对象
        /// </summary>
        public abstract void Add(Files files = null, string Name = null);
        /// <summary>
        /// 删除子对象
        /// </summary>
        public abstract void Remove(Files files=null, string Name = null);
        /// <summary>
        /// 操作本身对象
        /// </summary>
        public abstract void Open(string Name);
    }
    #endregion

    #region 树叶构件——文件类型========================
    /// <summary>
    /// TXT文本
    /// </summary>
    public sealed class BookTxt : Files
    { 
        public override void Add(Files files=null, string Name = null)
        {
            throw new NotImplementedException("不存在添加子类操作");
        }
        public override void Remove(Files files=null, string Name = null)
        {
            throw new NotImplementedException("不存在删除子类操作");
        }

        public override void Open(string Name)
        {
            Console.WriteLine($"打开一个名为【{Name}】txt文本");
        }

        
    }
    #endregion

    #region 树枝构件——文件夹类型=================
    public class SubFiles : Files
    {
     
        public override void Add(Files files=null, string Name = null)
        {
            if (files != null)
            {
                Console.WriteLine($"添加一个名为【{Name}】的文件夹");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine($"添加一个名为【{Name}】的txt文本");
            }
           
        }

        public override void Remove(Files files=null, string Name = null)
        {
            if (files != null )
            {
                Console.WriteLine($"删除一个名为【{Name}】的文件夹");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine($"删除一个名为【{Name}】的txt文本");
            }
        }

        public override void Open(string Name)
        {
            Console.WriteLine($"打开当前名为【{Name}】文件夹文件夹");
        }

    }
    #endregion
}

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //操作树叶本身文件
            Files bookTxt = new BookTxt();
            bookTxt.Open("文本文件一");

            //新增文件夹
            Files subFiles = new SubFiles();
            subFiles.Open("文件一");
            subFiles.Add(new SubFiles(), "文件二");

            //删除文件
            subFiles.Remove(Name: "文本文件二");

            Console.ReadLine();
        }
    }

 安全式：

namespace Composite_Pattern1
{
    /// <summary>
    /// 安全式组合模式
    /// </summary>
    class CompositePattern
    {
    }

    #region 抽象构件角色——抽象文件目录============
    public abstract class Files
    { 
        /// <summary>
        /// 操作本身对象
        /// </summary>
        public abstract void Open(string Name);
    }
    #endregion

    #region 树叶构件——文件类型========================
    /// <summary>
    /// TXT文本
    /// </summary>
    public sealed class BookTxt : Files
    {

        public override void Open(string Name)
        {
            Console.WriteLine($"打开一个名为【{Name}】txt文本");
        }


    }
    #endregion

    #region 抽象树枝构件——安全模式，开始定义子类对象操作接口和行为=================
    public abstract  class SubFiles : Files
    {

        public abstract void Add(Files files = null, string Name = null);

        public abstract void Remove(Files files = null, string Name = null);

        public override void Open(string Name)
        {
            Console.WriteLine($"打开当前名为【{Name}】文件夹");
        }

    }
    #endregion

    #region 具体树枝构件——具体实现类
    public class AbSubFiles : SubFiles
    {
        public override void Add(Files files = null, string Name = null)
        {
            if (files != null)
            {
                Console.WriteLine($"添加一个名为【{Name}】的文件夹");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine($"添加一个名为【{Name}】的txt文本");
            }
        }

        public override void Remove(Files files = null, string Name = null)
        {
            if (files != null)
            {
                Console.WriteLine($"删除一个名为【{Name}】的文件夹");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine($"删除一个名为【{Name}】的txt文本");
            }
        }
        public override void Open(string Name)
        {
            Console.WriteLine($"打开当前名为【{Name}】文件夹");
        }
    }
    #endregion
}

    class Program1
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //操作树叶本身文件
            BookTxt bookTxt = new BookTxt();
            bookTxt.Open("文本文件一");

            //新增文件夹
            AbSubFiles subFiles = new AbSubFiles();
            subFiles.Open("文件一");
            subFiles.Add(new AbSubFiles(), "文件二");

            //删除文件
            subFiles.Remove(Name: "文本文件二");

            Console.ReadLine();

        }
    }

使用场景及优缺点

一、使用场景

1、部分——整体的环境。例如树型菜单，文件管理

2、用户希望对简单对象与复杂对象拥有一致的操作时

二、优点

1、组合模式使得处理简单对象和复杂对象有一致的操作，无需关心处理的简单对象还是复杂对象

2、更简单快捷的加入新的节点

三、缺点

1、使得设计复杂，难于理清层次

2、在使用透明式的时候违背了接口分离原则，但是在使用安全式的时候又违背了依赖倒置原则

总结

　　到这里组合模式就介绍完了。这里需要提及的是在使用透明式组合模式时，树叶构件继承了操作子类的接口和行为，但是它并没有子类。在接口分离原则中提到——客户不应被强迫依赖它不使用的方法。所以这里违背了其原则，但是都遵循了依赖倒置原则，依赖于抽象。在实现安全式组合模式时，在客户端调用时依赖于具体实现，也就违背了依赖倒置原则，但是却将树叶操作与树枝构件操作分离，符合接口分离原则。在实现组合模式中不同形式实现有不同的问题。这就需要根据我们实际情况去衡量该如何使用了。

只有经历过地狱般的折磨，才有征服天堂的力量。只有流过血的手指才能弹出世间的绝唱。

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