设计模式之美：Composite（组合）

索引

• 意图
• 结构
• 参与者
• 适用性
• 缺点
• 效果
• 相关模式
• 实现
  • 实现方式（一）：在 Component 中定义公共接口以保持透明性但损失安全性。

意图

将对象组合成树形结构以表示 “部分-整体” 的层次结构。

Composite 使得用户对于单个对象和组合对象的使用具有一致性。

Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies.

Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.

结构

典型的 Composite 对象结构：

参与者

Component

• 为组合中的对象声明接口。
• 在适当的情况下，实现所有类共有接口的缺省行为
• 声明一个接口用于访问和管理 Component 的子组件。
• 在递归结构中定义一个接口，用于访问一个父部件，并在合适的情况下实现它。

Leaf

• 在组合中表示叶节点对象，叶节点没有子节点。
• 在组合中定义图元对象的行为。

Composite

• 定义有子部件的那些部件的行为。
• 在 Composite 接口中实现与子部件有关的操作。

Client

• 通过 Component 接口操纵组合部件的对象。

适用性

在以下情况下可以使用 Composite 模式：

• 你想表示对象的 “部分-整体” 层次结构。
• 你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。

缺点

• 与类层次结构设计原则冲突

Composite 模式的目的之一是使得用户不知道它们正在使用具体的 Leaf 和 Composite 类。

为达到这一目的，Component 需要为 Leaf 和 Composite 定义一些公共操作，并提供缺省的实现，而 Leaf 和 Composite 子类可以对它们进行重定义。

然而，这个目标会与类层次结构设计原则冲突，该原则规定：一个类只能定义那些对它的子类有意义的操作。

效果

• 定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构。
• 简化客户代码。
• 使得更容易增加新类型的组件。
• 使你的设计变得更加一般化。

相关模式

• Command 模式描述了如何用一个 MacroCommand Composite 类组成一些 Command 对象，并对它们进行排序。
• 通常 “部件-父部件” 连接用于 Responsibility of Chain 模式。
• Decorator 模式经常与 Composite 模式一起使用。它们通常有一个公共的父类。
• Flyweight 让你共享组件，但不再能引用它们的父部件。
• Iterator 可以用来遍历 Composite。
• Visitor 将本来应该分布在 Composite 和 Leaf 类中的操作和行为局部化。

实现

实现方式（一）：在 Component 中定义公共接口以保持透明性但损失安全性。

在 Component 中定义 Add 和 Remove 操作需要考虑安全性和透明性。

在类层次结构的根部定义子节点管理接口的方法具有良好的透明性，但是这一方法是以安全性为代价的，因为客户有可能会做一些无意义的事情，例如在 Leaf 中 Add 对象等。

在 Composite 类中定义管理子部件的方法具有良好的安全性，但是这又损失了透明性，因为 Leaf 和 Composite 具有不同的接口。

namespace CompositePattern.Implementation1
{
  public abstract class Component
  {
    protected List<Component> _children = new List<Component>();

    public abstract void Operation();

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

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

    public virtual IEnumerable<Component> GetChildren()
    {
      return _children;
    }
  }

  public class Leaf : Component
  {
    public override void Operation()
    {
      // do something
    }

    public override void Add(Component component)
    {
      throw new InvalidOperationException();
    }

    public override void Remove(Component component)
    {
      throw new InvalidOperationException();
    }

    public override IEnumerable<Component> GetChildren()
    {
      throw new InvalidOperationException();
    }
  }

  public class Composite : Component
  {
    public override void Operation()
    {
      foreach (var child in _children)
      {
        child.Operation();
      }
      // may do something
    }
  }

  public class Client
  {
    public void TestCase1()
    {
      Component component1 = new Leaf();
      Component component2 = new Composite();

      component2.Add(component1);

      component1.Operation();
      component2.Operation();
    }
  }
}

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