C#设计模式-组合模式（Composite Pattern）

概念

组合是一种结构型设计模式， 你可以使用它将对象组合成树状结构， 并且能像使用独立对象一样使用它们。

组合模式(Composite Pattern)是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。

对于绝大多数需要生成树状结构的问题来说， 组合模式都是非常好的一种解决方案。 主要的功能是在整个树状结构上递归调用方法并对结果进行汇总。

结构图

组合模式中的角色：

• 抽象构件角色（Component）：这是一个抽象角色，它给参加组合的对象定义出了公共的接口及默认行为，可以用来管理所有的子对象（在透明式的组合模式是这样的）。在安全式的组合模式里，构件角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝结构对象给出。
• 树叶构件角色（Leaf）：树叶对象是没有下级子对象的对象，定义出参加组合的原始对象的行为。（原始对象的行为可以理解为没有容器对象管理子对象的方法，或者原始对象行为+管理子对象的行为（Add，Remove等）=面对客户代码的接口行为集合）
• 树枝构件角色（Composite）：代表参加组合的有下级子对象的对象，树枝对象给出所有管理子对象的方法实现，如Add、Remove等。组合模式实现的最关键的地方是--简单对象和复合对象必须实现相同的接口。这就是组合模式能够将组合对象和简单对象进行一致处理的原因。

实现

组合模式实现的最关键的地方是——简单对象和复合对象必须实现相同的接口。这就是组合模式能够将组合对象和简单对象进行一致处理的原因。

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

namespace Composite
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建根节点
            Composite root = new Composite("root");
            root.add(new Leaf("Leaf A"));
            root.add(new Leaf("Leaf B"));

            // 创建第二层节点
            Composite branch = new Composite("branch");
            branch.add(new Leaf("branch BX"));
            branch.add(new Leaf("branch BY"));
            root.add(branch);

            // 创建第三层节点
            Composite branch2 = new Composite("branch2");
            branch2.add(new Leaf("branch2 BBX"));
            branch2.add(new Leaf("branch2 BBY"));
            root.add(branch2);

            // 叶子节点操作
            Composite branch3 = new Composite("branch3");
            Leaf leaf = new Leaf("Leaf L");
            Leaf leaf1 = new Leaf("Leaf L1");
            leaf.add(leaf1);
            leaf.delete(leaf1);
            branch3.add(leaf);
            branch3.add(leaf1);
            branch3.delete(leaf);
            root.add(branch3);

            // 显示
            root.show(1);

            Console.Read();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 抽象构件
    /// </summary>
    public abstract class Component
    {
        public string Name { get; set; }
        public Component(string name)
        {
            this.Name = name;
        }

        // 添加一个叶子构件或树枝构件
        public abstract void add(Component component);
        // 删除一个叶子构件或树枝构件
        public abstract void delete(Component component);
        // 获取分支下的所有叶子构件和树枝构件
        public abstract void show(int depth);
    }

    /// <summary>
    /// 叶子构件
    /// </summary>
    public class Leaf : Component
    {
        public Leaf(string name):base(name)
        { }

        // 如果是叶子节点，则不允许进行添加节点，因为叶子节点下再没有节点了
        public override void add(Component component)
        {
            Console.WriteLine("叶子节点不能添加其他内容");
        }
        
        // 如果是叶子节点，则不允许进行删除节点，因为叶子节点下再没有节点了
        public override void delete(Component component)
        {
            Console.WriteLine("叶子节点不能删除内容");
        }

        public override void show(int depth)
        {
            // 输出叶子节点
            for (int i = 0; i < depth; i++)
            {
                Console.Write("-");
            }
            Console.WriteLine(this.Name);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 树构件
    /// </summary>
    public class Composite : Component
    {
        protected List<Component> _children = new List<Component>();
        public Composite(string name) : base(name)
        { }

        public override void add(Component component)
        {
            _children.Add(component);
        }

        public override void delete(Component component)
        {
            _children.Remove(component);
        }

        public override void show(int depth)
        {
            // 输出树形结构层次
            for (int i=0; i<depth; i++)
            {
                Console.Write("-");
            }
            Console.WriteLine(this.Name);

            // 向下遍历
            foreach (Component compontent in _children)
            {
                compontent.show(depth + 1);
            }
        }
    }
}

运行后结果：

叶子节点不能添加其他内容
叶子节点不能删除内容
-root
--Leaf A
--Leaf B
--branch
---branch BX
---branch BY
--branch2
---branch2 BBX
---branch2 BBY
--branch3
---Leaf L1

使用场景

• 需要表示一个对象整体或部分的层次结构。
• 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。

优缺点

优点：

• 组合模式使得客户端代码可以一致地处理对象和对象容器，无需关系处理的单个对象，还是组合的对象容器。
• 将”客户代码与复杂的对象容器结构“解耦。
• 可以更容易地往组合对象中加入新的构件。

缺点：

• 使得设计更加复杂。客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系。（这个是几乎所有设计模式所面临的问题）。