Design Patterns之Composite Pattern总结

　　本文总结一下今天学习的Composite（组合）模式。内容主要基于李建忠WebCast《C#面向对象设计模式纵横谈》。
首先，看一下Composite模式的意图：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。――GOF 《设计模式》
　　我们看这们个例子：我们有两类盒子，设为A类和B类，A类盒子的内部还装有盒子，而B类盒子内部不能装盒子，A类盒内部装的盒子既可以是A类的也可以是B类的，假设现在桌子上放有许多盒子（可能是A类或B类盒子），要求计算桌子上的总盒子数，如果是A类盒子，则需要算上它内部的盒子数，比如桌上有1个A类盒子box1和1个B类盒子box2，A类盒子内有1个B类盒子box3和1个A类盒子box4，这个box4内又装有3个B类盒子box5,box6,box7，那么总盒子数就是7。

　　那现在要怎么做呢？A、B两类盒子都是盒子，那我们就定义一个盒子接口，GetBoxCount()方法将返回此盒子内的所有盒子数。

public interface IBox
{
   //取得盒子总数
   int GetBoxCount();
}

然后是A类和B类盒子：

/**//// <summary>
/// 表示B类盒子，内部不能再装盒子，用SingleBox作类名，一会不容易搞混
/// </summary>
public class SingleBox : IBox
{
    //取得盒子总数
     public int GetBoxCount()
    {
    return 1;
    }
}
/**//// <summary>
/// A类盒子，内部可再装盒子，用“盒子容器”作类名
/// </summary>
public class BoxContainer : IBox
{
    //private List<SingleBox> boxes;
    private List<IBox> boxes;
    //添加盒子
    public void Add(IBox box)
    {
        if (boxes == null)
        {
            //boxes = new List<SingleBox>();
        boxes = new List<IBox>();
        }
        boxes.Add(box);
        }
    //删除盒子
    public void Remove(IBox box)
    {
        if ( (boxes == null) || (boxes.Count == 0) )
        {
            throw new Exception("Sorry,已经没有盒子可Remove了");
        }
        boxes.Remove(box);
    }
    //取得盒子总数
    public int GetBoxCount()
    {
        int count = 1; //因为BoxContainer本身就是一个盒子，所以初始化为1
        if ( (boxes != null) && (boxes.Count > 0) )
        {
            foreach (IBox box in boxes)
            {
                count += box.GetBoxCount();
            }
        }
        return count;
    }
}

然后就可以在Main()方法中测试了：

public static void Main(string[] args)
{
    //新建4个内部不能装盒子的盒子
    IBox box1 = new SingleBox();
    IBox box2 = new SingleBox();
    IBox box3 = new SingleBox();
    IBox box4 = new SingleBox();
    //新建 2个内部可以装盒子的盒子
    BoxContainer boxContainer1 = new BoxContainer();
    BoxContainer boxContainer2 = new BoxContainer();
    //把box2,box3装入boxContainer2
    boxContainer2.Add(box2);
    boxContainer2.Add(box3);
    //把box4和boxContainer2装入boxContainer1
    boxContainer1.Add(box4);
    boxContainer1.Add(boxContainer2);
    //求总盒子数并输出
    int total = box1.GetBoxCount() + boxContainer1.GetBoxCount();
    Console.WriteLine("Total:{0}", total);
}

我们可以得到结果：Total:6
可以看到，虽然A类和B类是不同的盒子，但客户程序却可以不去理会盒子内部还有没有装盒子，装的是什么盒子，只要简简单单地调用GetBoxCount()方法。这样的话，客户程序就可以跟A类盒子（内部可以再装盒子）的内部结构解耦。BoxContainer类就是Composite模式中的组合类，它内部可以再装有盒子。
同时注意到BoxContainer类的私有成员boxes是被声明为List，而不是注释中的List，虽然本例中声明为List也可以，但是当B类盒子不只一种时就不行了，声明为List也体现了面向对象程序设计中依赖抽象而不是依赖实现的思想。
上面的Composite模式叫安全的Composite模式（为什么叫安全的？在段尾见答案），因为对于SingleBox来说，内部不能装盒子，所以没有Add和Remove方法，而BoxContainer有，但这种模式却导致了SingleBox和BoxContainer的接口不一致。还有一种Composite模式叫透明的Composite模式，它把Add和Remove等这些操作子对象的方法定义在IBox接口中，这样接口就一致了（比如在Main方法中就都可以用IBox来声明一个BoxContainer了：IBox boxContainer1 = new BoxContainer();），但是SingleBox里用Add和Remove明显是不行的，所以，在SingleBox的Add和Remove方法中都抛出一个异常，而在安全的Composite模式中是没有这个问题的，所以才叫安全的Composite模式。在实际应用中选择哪种Composite模式，要根据具体情况来看，其实也就是权衡安全性和透明性的问题了。

总 结：
1. Composite（组合）模式解耦了客户程序与复杂元素内部结构，从而使客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素。
2. 有安全型的Composite模式和透明型的Composite模式，在它们中做选择也就是在安全性和透明性中找个平衡点。