结构型模式之组合模式
在现实生活中，存在很多“部分-整体”的关系，例如，大学中的部门与学院、总公司中的部门与分公司、学习用品中的书与书包、生活用品中的衣月艮与衣柜以及厨房中的锅碗瓢盆等。
在软件开发中也是这样，例如，文件系统中的文件与文件夹、窗体程序中的简单控件与容器控件等。对这些简单对象与复合对象的处理，如果用组合模式来实现会很方便。
定义与特点
组合（Composite）模式的定义：有时又叫作部分-整体模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“部分-整体”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。
组合模式的主要优点有：
- 组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码。
- 更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”。
其主要缺点是：
- 设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系；
- 不容易限制容器中的构件；
- 不容易用继承的方法来增加构件的新功能；
结构与实现
模式的结构
组合模式包含以下主要角色：
- 抽象构件（Component）角色：它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。
- 树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于实现抽象构件角色中 声明的公共接口。
- 树枝构件（Composite）角色：是组合中的分支节点对象，它有子节点。它实现了抽象构件角色中声明的接口，它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含 Add()、Remove()、GetChild() 等方法。
组合模式分为透明式的组合模式和安全式的组合模式。
- 透明方式：在该方式中，由于抽象构件声明了所有子类中的全部方法，所以客户端无须区别树叶对象和树枝对象，对客户端来说是透明的。但其缺点是：树叶构件本来没有 Add()、Remove() 及 GetChild() 方法，却要实现它们（空实现或抛异常），这样会带来一些安全性问题。其结构图如图所示：
- 安全方式：在该方式中，将管理子构件的方法移到树枝构件中，抽象构件和树叶构件没有对子对象的管理方法，这样就避免了上一种方式的安全性问题，但由于叶子和分支有不同的接口，客户端在调用时要知道树叶对象和树枝对象的存在，所以失去了透明性。其结构图如图所示：
模式的实现
假如要访问集合 c0={leaf1,{leaf2,leaf3}} 中的元素，其对应的树状图如图所示：
下面给出透明式的组合模式的实现代码，安全式的组合模式与之类似：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
IComponent c0=new Composite();
IComponent c1=new Composite();
IComponent leaf1=new Leaf("1");
IComponent leaf2=new Leaf("2");
IComponent leaf3=new Leaf("3");
c0.Add(leaf1);
c0.Add(c1);
c1.Add(leaf2);
c1.Add(leaf3);
c0.Operation();
Console.Read();
}
}
//抽象构件
public interface IComponent
{
void Add(IComponent c);
void Remove(IComponent c);
IComponent GetChild(int i);
void Operation();
}
//树叶构件
public class Leaf : IComponent
{
private String name;
public Leaf(String name)
{
this.name=name;
}
public void Add(IComponent c){ }
public void Remove(IComponent c){ }
public IComponent GetChild(int i)
{
return null;
}
public void Operation()
{
Console.WriteLine("树叶"+name+"：被访问！");
}
}
//树枝构件
public class Composite : IComponent
{
private List<IComponent> children=new List<IComponent>();
public void Add(IComponent c)
{
children.Add(c);
}
public void Remove(IComponent c)
{
children.Remove(c);
}
public IComponent GetChild(int i)
{
return children[i];
}
public void Operation()
{
foreach (var obj in children)
{
obj.Operation();
}
}
}
程序运行结果如下：
树叶1：被访问！
树叶2：被访问！
树叶3：被访问！
应用场景
前面分析了组合模式的结构与特点，下面分析它适用的以下应用场景：
- 在需要表示一个对象整体与部分的层次结构的场合。
- 要求对用户隐藏组合对象与单个对象的不同，用户可以用统一的接口使用组合结构中的所有对象的场合。
扩展：树叶节点和树枝节点进行抽象
如果对前面介绍的组合模式中的树叶节点和树枝节点进行抽象，也就是说树叶节点和树枝节点还有子节点，这时组合模式就扩展成复杂的组合模式了，如 Java AWT/Swing 中的简单组件 JTextComponent 有子类 JTextField、JTextArea，容器组件 Container 也有子类 Window、Panel。复杂的组合模式的结构图如图所示：
