Composite 组合模式简介与 C# 示例【结构型3】【设计模式来了_8】
〇、简介
1、什么是组合设计模式?
一句话解释:
针对树形结构的任意节点,都实现了同一接口,他们具有相同的操作,可以通过某一操作来遍历全部节点。
组合模式通过使用树形结构来组合对象,用来表示部分以及整体层次。组合模式属于结构型模式,多用于递归。
官方意图描述: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的使用具有一致性。
一个比喻:(学校里年级、班级架构)
无论是年级主任,还是各班主任或任课老师,以及每个班级的学生,都属于学校中的一员,但是他们又属于分级管理,比如班主任管理一个班级。
2、优缺点和适用场景
优点:
- 高层模块调用简单。组合模式通过提供统一的接口来隐藏对象的层次结构,使高层模块只需要关心对象的行为,而不需要关心对象的结构。这样可以使高层模块的代码更加简洁和易于理解。
- 节点自由,不需要关心对象层次。组合模式通过使用树形结构来组合对象,可以动态地增加或删除对象,而不需要修改高层模块的代码。这样可以使系统更加灵活和可扩展。
- 简化了客户端代码,因为不论对象多么复杂客户端都是以同一套接口操作。
缺点:
- 叶子节点(Leaf)会继承得到一些它所不需要(管理子类操作的方法)的方法,这与设计模式接口隔离原则相违背。组合模式中的叶子节点(Leaf)也需要实现 Component 接口,而这个接口中可能包含了一些它所不需要的方法。这会使得叶子节点的代码变得冗余和复杂,不符合接口隔离原则。
- 组合类的引用开销可能会较大。组合模式中的组合类需要包含一个 Component 数组,这个数组的大小是固定的,如果组合类的实例需要包含大量的组件对象,那么组合类的引用开销可能会较大。
- 如果需要确定某个组件是特殊组织,然后针对它做特殊的操作,就需要在运行时判断。
适用场景:
- 希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异时。组合模式通过提供统一的接口来隐藏对象的层次结构,使客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异。
- 对象层次具备整体和部分,呈树形结构。组合模式通过使用树形结构来组合对象,可以用来表示对象层次具备整体和部分,呈树形结构的情况。例如:树形菜单,文件、文件夹的管理。
一、简单的代码示例
下边是一个简单的示例,模拟树形结构,包含多层次:
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Composite root = new Composite("根节点");
Composite composite1 = new Composite("--组合节点1");
Composite composite2 = new Composite("--组合节点2");
Leaf leaf1 = new Leaf("----叶子节点1");
Leaf leaf2 = new Leaf("----叶子节点2");
composite1.Add(leaf1);
composite1.Add(leaf2);
composite2.Add(leaf1);
root.Add(composite1);
root.Add(composite2);
root.Operation();
}
}
// 抽象组件
public abstract class Component
{
public string Name { get; set; }
public Component(string name)
{
Name = name;
}
public virtual void Operation()
{
Console.WriteLine("执行操作");
}
}
// 叶子组件
public class Leaf : Component
{
public Leaf(string name) : base(name) { }
public override void Operation()
{
Console.WriteLine($"{Name} 是叶子节点,不包含子节点");
}
}
// 容器组件
public class Composite : Component
{
private List<Component> _children = new List<Component>();
public Composite(string name) : base(name) { }
public void Add(Component component)
{
_children.Add(component);
}
public void Remove(Component component)
{
_children.Remove(component);
}
public override void Operation()
{
Console.WriteLine($"{Name} 是容器节点,包含子节点");
foreach (var child in _children)
{
child.Operation();
}
}
}
二、根据示例代码看结构
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。它可为一个接口,用于访问和管理 Component 的子组件。另外,可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,叶结点没有子节点。另外,也可以定义图元对象的行为。(图元对象是计算机图形学中的一个概念,是指由点、线、面等基本几何元素组成的三维模型的基本单元。图元对象通常用于描述三维模型的几何形状和空间位置等信息。)
Composite:定义有子部件的那些部件的行为,可通过 Components 存储子部件,以及在 Component 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。
三、相关模式
通常,部件-父部件连接用于 Chain of Responsibility 责任链模式。
Decorator 装饰模式经常和 Composite 模式一起使用。当装饰和组合一起使用时,它们通常由一个公共的父类。因此装饰必须具有 Add、Remove 和 GetChild 操作的 Component 接口。
Flyweight 享元模式允许共享组件,但不能引用其父部件。
Itertor 迭代器模式可用于遍历 Composite。
Visitor 访问者模式将本来应该分布在 Composite 和 Leaf 类中的操作和行为局部化。
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