Composite 组合（结构型模式）

对象容器的问题
在面向对象系统中，我们常会遇到一类具有“容器”特征的对象——即它们在充当对象的同时，又是其他对象的容器。

public class SingleBox: IBox {
public void process() { ……}
}
public class ContainerBox :IBox {
public void process(){……}
public ArrayList getBoxes(){……}
}

如果我们要对这样的对象容器进行处理:

IBox box=Factory.GetBox();
If (box is ContainerBox){
box.process();
ArrayList list= ((ContrainerBox) box).GetBoxes();
…….. // 将面临比较复杂的递归处理
}else if( box is SingleBox){
box.process();
} 

  

动机（Motivation）
      上述描述的问题根源在于：客户代码过多地依赖于对象容器复杂的内部实现结构，对象容器内部实现结构（而非抽象接口）的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码的维护性、扩展性等弊端。
      如何将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦？让对象容器自己来实现自身的复杂结构，从而使得客户代码就像处理简单对象一样来处理复杂的对象容器？

意图（Intent）
      将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。——《设计模式》GoF

结构（Structure）

 

未使用组合模式

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Collections;

namespace testWpf
{
    //未使用组合模式
    //asp.net控件也是使用了组合模式，button和pannel控件也有一个属性Controls，但button不实现controls方法

    public interface IBox
    {
        void process();
    }

    public class SingleBox : IBox 
    {
        public void process() { }
    }

    public class ContainerBox : IBox
    {
        public void add(IBox box) { }
        public void Remove(IBox box) { }
        public void process() { }
        public ArrayList getBoexes() { return new ArrayList(); }    
    }

    /// <summary>
    /// 客户代码
    /// </summary>
    class App
    { 
        public static void Main()
        {
            IBox box = Factor.GetBox();

            //客户代码于对象内部结构发生了耦合
            if (box is ContainerBox)
            {
                box.process();
                ArrayList list = ((ContainerBox)box).getBoexes();
                //... 将面临比较复杂的递归处理
            }
            else if (box is SingleBox)
            {
                box.process();
            }
        }
    }


}

 

使用了组合模式

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Collections;

namespace testWpf
{
    //使用了组合模式

    public interface IBox
    {
        void process();
        void Add(IBox box);
        void Remove(IBox box);
    }

    public class SingleBox : IBox
    {
        public void process() 
        {
            //1.Do Something for myself
            //... ...
        }

        //不是容器对象，不支持的方法可以选择抛出异常
        public void Add(IBox box)
        {
            throw new Exception("not supported");
        }
        public void Remove(IBox box)
        {
            throw new Exception("not supported");
        }
    }

    public class ContainerBox : IBox
    {
        ArrayList list = null;

        public void add(IBox box)
        {
            if (list == null)
            {
                list = new ArrayList();                
            }
            list.Add(box);
        }

        public void Remove(IBox box)
        {
            if (list == null)
            {
                throw new Exception("error");
            }
            list.Remove(box);
        }

        public void process() 
        {
            //1.Do Something for myself
            //... ...

            //2.Do process for the box in the list
            if (list != null)
            {
                foreach (IBox box in list)
                {
                    box.Process();  //递归
                }
            }
        }
    }

    /// <summary>
    /// 客户代码
    /// </summary>
    class App
    {
        public static void Main()
        {
            IBox box = Factor.GetBox();

            //客户代码与抽象接口进行耦合，这是面向对象设计的导向
            box.process();
            
        }
    }
}

  

Composite模式的几个要点

1. Composite模式采用树形结构来实现普遍存在的对象容器，从而将“一对多”的关系转化为“一对一”的关系，使得客户代码可以一致地处理对象和对象容器，无需关心处理的是单个的对象，还是组合的对象容器。
2. 将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦是Composite模式的核心思想，解耦之后，客户代码将与纯粹的抽象接口——而非对象容器的复内部实现结构——发生依赖关系，从而更能“应对变化”。
3. Composite模式中，是将“Add和Remove等和对象容器相关的方法”定义在“表示抽象对象的Component类”中，还是将其定义在“表示对象容器的Composite类”中，是一个关乎“透明性”和“安全性”的两难问题，需要仔细权衡。这里有可能违背面向对象的“单一职责原则”，但是对于这种特殊结构，这又是必须付出的代价。ASP.NET控件的实现在这方面为我们提供了一个很好的示范。
4. Composite模式在具体实现中，可以让父对象中的子对象反向追溯；如果父对象有频繁的遍历需求，可使用缓存技巧来改善效率。