【23种设计模式】组合模式（八）

前言

组合模式，英文名称是：Composite Pattern。当我们谈到这个模式的时候，有一个物件和这个模式很像，也符合这个模式要表达的意思，那就是“俄罗斯套娃”。“俄罗斯套娃”就是大的瓷器娃娃里面装着一个小的瓷器娃娃，小的瓷器娃娃里面再装着更小的瓷器娃娃，直到最后一个不能再装更小的瓷器娃娃的那个瓷器娃娃为止。在我们的操作系统中有文件夹的概念，文件夹可以包含文件夹，可以嵌套多层，最里面包含的是文件，这个概念和“俄罗斯套娃”很像。

组合模式的定义

客户代码过多地依赖于对象容器复杂的内部实现结构，对象容器内部实现结构的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码的维护性、扩展性等方面的弊端。组合设计模式就是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对象的使用具有一致性。

组合模式的组成

• 抽象构件角色（Component）：这是个抽象角色，它给参加组合的对象定义出了公共的接口及默认行为，可以用来管理所有的子对象。在安全式的组合模式里，构件角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝结构对象给出。

• 树叶构件角色（Leaf）：树叶对象是没有下级子对象的对象，定义出参加组合的原始对象的行为。（原始对象的行为可以理解为没有容器对象管理子对象的方法，或者 【原始对象行为】+【管理子对象的行为（Add，Remove等）】=面对客户代码的接口行为集合）

• 树枝构件角色（Composite）：代表参加组合的有下级子对象的对象，树枝对象给出所有管理子对象的方法实现，如Add、Remove等。

组合模式的代码实现

组合模式有两种实现方式，一种是：透明式的组合模式，另外一种是：安全式的组合模式。

所谓透明式是指“抽象构件角色”定义的接口行为集合包含两个部分，一部分是叶子对象本身所包含的行为（比如Operation），另外一部分是容器对象本身所包含的管理子对象的行为(Add,Remove)。这个抽象构件必须同时包含这两类对象所有的行为，客户端代码才会透明的使用，无论调用容器对象还是叶子对象，接口方法都是一样的，这就是透明。

所谓安全式是指“抽象构件角色”只定义叶子对象的方法，确切的说这个抽象构件只定义两类对象共有的行为，然后容器对象的方法定义在“树枝构件角色”上，这样叶子对象有叶子对象的方法，容器对象有容器对象的方法，这样责任很明确，当然调用肯定不会抛出异常了。

大家可以根据自己的情况自行选择是实现为“透明式”还是“安全式”的，以下我们会针对这两种情况都有实现，具体实现如下：

透明式

代码定义

 /// <summary>
    /// Transparent 透明式实现
    /// </summary>
    public class Transparent
    {
        /// <summary>
        /// 该抽象类就是文件夹抽象接口的定义，该类型就相当于是抽象构件Component类型
        /// </summary>
        public abstract class Folder
        {
            //增加文件夹或文件
            public abstract void Add(Folder folder);

            //删除文件夹或者文件
            public abstract void Remove(Folder folder);

            //打开文件或者文件夹--该操作相当于Component类型的Operation方法
            public abstract void Open();
        }

        /// <summary>
        /// 该Word文档类就是叶子构件的定义，该类型就相当于是Leaf类型，不能在包含子对象
        /// </summary>
        public sealed class Word : Folder
        {
            //增加文件夹或文件
            public override void Add(Folder folder)
            {
                throw new Exception("Word文档不具有该功能");
            }

            //删除文件夹或者文件
            public override void Remove(Folder folder)
            {
                throw new Exception("Word文档不具有该功能");
            }

            //打开文件--该操作相当于Component类型的Operation方法
            public override void Open()
            {
                Console.WriteLine("打开Word文档，开始进行编辑");
            }
        }

        /// <summary>
        /// SonFolder类型就是树枝构件，由于我们使用的是“透明式”，所以Add,Remove都是从Folder类型继承下来的
        /// </summary>
        public class SonFolder : Folder
        {
            //增加文件夹或文件
            public override void Add(Folder folder)
            {
                Console.WriteLine("文件或者文件夹已经增加成功");
            }

            //删除文件夹或者文件
            public override void Remove(Folder folder)
            {
                Console.WriteLine("文件或者文件夹已经删除成功");
            }

            //打开文件夹--该操作相当于Component类型的Operation方法
            public override void Open()
            {
                Console.WriteLine("已经打开当前文件夹");
            }
        }
    }

调用实现

  public void RunTest()
        {
            //Folder myword = new Word();
            //myword.Open();//打开文件，处理文件

            //myword.Add(new SonFolder());//抛出异常
            //myword.Remove(new SonFolder());//抛出异常


            Folder myfolder = new SonFolder();
            myfolder.Open();//打开文件夹

            myfolder.Add(new SonFolder());//成功增加文件或者文件夹
            myfolder.Remove(new SonFolder());//成功删除文件或者文件夹

            Console.Read();
        }

安全式

代码定义

  /// <summary>
    /// Secure 安全式实现
    /// </summary>
    public class Secure
    {
        /// <summary>
        /// 该抽象类就是文件夹抽象接口的定义，该类型就相当于是抽象构件Component类型
        /// </summary>
        public abstract class Folder //该类型少了容器对象管理子对象的方法的定义，换了地方，在树枝构件也就是SonFolder类型
        {
            //打开文件或者文件夹--该操作相当于Component类型的Operation方法
            public abstract void Open();
        }

        /// <summary>
        /// 该Word文档类就是叶子构件的定义，该类型就相当于是Leaf类型，不能在包含子对象
        /// </summary>
        public sealed class Word : Folder  //这类型现在很干净
        {
            //打开文件---该操作相当于Component类型的Operation方法
            public override void Open()
            {
                Console.WriteLine("打开Word文档，开始进行编辑");
            }
        }

        /// <summary>
        /// SonFolder类型就是树枝构件，现在由于我们使用的是“安全式”，所以Add,Remove都是从此处开始定义的
        /// </summary>
        public abstract class SonFolder : Folder //这里可以是抽象接口，可以自己根据自己的情况而定
        {
            //增加文件夹或文件
            public abstract void Add(Folder folder);

            //删除文件夹或者文件
            public abstract void Remove(Folder folder);

            //打开文件夹--该操作相当于Component类型的Operation方法
            public override void Open()
            {
                Console.WriteLine("已经打开当前文件夹");
            }
        }

        /// <summary>
        /// NextFolder类型就是树枝构件的实现类
        /// </summary>
        public sealed class NextFolder : SonFolder
        {
            //增加文件夹或文件
            public override void Add(Folder folder)
            {
                Console.WriteLine("文件或者文件夹已经增加成功");
            }

            //删除文件夹或者文件
            public override void Remove(Folder folder)
            {
                Console.WriteLine("文件或者文件夹已经删除成功");
            }

            //打开文件夹--该操作相当于Component类型的Operation方法
            public override void Open()
            {
                Console.WriteLine("已经打开当前文件夹");
            }
        }

    }

调用实现

  public void RunTest()
        {
            //这是安全的组合模式
            Folder myword = new Word();

            myword.Open();//打开文件，处理文件


            Folder myfolder = new NextFolder();
            myfolder.Open();//打开文件夹

            //此处要是用增加和删除功能，需要转型的操作，否则不能使用
            ((SonFolder)myfolder).Add(new NextFolder());//成功增加文件或者文件夹
            ((SonFolder)myfolder).Remove(new NextFolder());//成功删除文件或者文件夹

        }

组合模式的优缺点

优点

• 组合模式使得客户端代码可以一致地处理对象和对象容器，无需关心处理的是单个对象，还是组合的对象容器。

• 将”客户代码与复杂的对象容器结构“解耦。

• 可以更容易地往组合对象中加入新的构件。

缺点

• 使得设计更加复杂。客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系。