设计模式 - 组合模式

概述

组合模式（Composite Pattern）是一种结构型设计模式，它将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得客户可以统一地处理单个对象和组合对象。通过使用组合模式，客户代码可以一致地处理简单和复杂的元素，从而提高系统的灵活性和可扩展性。

结构

组合模式包含以下几个角色：

1. 组件（Component）：定义组合对象和叶子对象的接口。
2. 叶子（Leaf）：实现组件接口，表示叶子对象。
3. 组合（Composite）：实现组件接口，表示有子组件的组合对象，并定义子组件的管理方法。

示例代码

假设我们有一个应用程序需要表示文件系统中的文件和文件夹。
代码地址

组件接口

public interface IFileSystemComponent
{
    void Display(string indent);
}

叶子

public class File : IFileSystemComponent
{
    private string _name;

    public File(string name)
    {
        _name = name;
    }

    public void Display(string indent)
    {
        Console.WriteLine($"{indent}- {_name}");
    }
}

组合

public class Directory : IFileSystemComponent
{
    private string _name;
    private List<IFileSystemComponent> _components = new List<IFileSystemComponent>();

    public Directory(string name)
    {
        _name = name;
    }

    public void Add(IFileSystemComponent component)
    {
        _components.Add(component);
    }

    public void Remove(IFileSystemComponent component)
    {
        _components.Remove(component);
    }

    public void Display(string indent)
    {
        Console.WriteLine($"{indent}+ {_name}");
        foreach (var component in _components)
        {
            component.Display(indent + "  ");
        }
    }
}

客户端代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IFileSystemComponent file1 = new File("File1.txt");
        IFileSystemComponent file2 = new File("File2.txt");
        IFileSystemComponent file3 = new File("File3.txt");

        Directory folder1 = new Directory("Folder1");
        folder1.Add(file1);

        Directory folder2 = new Directory("Folder2");
        folder2.Add(file2);
        folder2.Add(file3);

        Directory root = new Directory("Root");
        root.Add(folder1);
        root.Add(folder2);

        root.Display("");
    }
}

应用场景

组合模式适用于以下场景：

1. 当你希望表示对象的部分-整体层次结构时。
2. 当你希望客户忽略组合对象与单个对象的不同，客户将统一地使用组合结构中的所有对象时。

优缺点

优点

• 简化客户端代码：组合模式使得客户可以一致地处理单个对象和组合对象，从而简化了客户端代码。
• 更容易扩展：通过增加新的叶子节点和组合节点，可以很容易地扩展组合结构。

缺点

• 可能导致设计过于复杂：如果组合结构过于复杂，可能会导致系统设计变得过于复杂。