设计模式（14）---组合模式

一、定义

组合模式：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

解释：简单来说，编写一个类，该类能作用于整体，并且编写整体中的部分时也能使用该类，而不用做大的更改。

 

二、UML类图及基本代码

基本代码：

abstract class Component
    {
        protected string name;

        public Component(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public abstract void Add(Component component);
        public abstract void Remove(Component component);
        public abstract void Display(int depth);
    }

    class Leaf : Component
    {
        public Leaf(string name)
            : base(name)
        { }

        public override void Add(Component component)
        {
            Console.WriteLine("cannot add to a leaf");
        }

        public override void Remove(Component component)
        {
            Console.WriteLine("cannot remove to a leaf");
        }

        public override void Display(int depth)
        {
            Console.WriteLine(new string('-', depth) + name);
        }
    }

    class Composite : Component
    {
        private IList<Component> children = new List<Component>();

        public Composite(string name)
            : base(name)
        { }

        public override void Add(Component component)
        {
            children.Add(component);
        }

        public override void Remove(Component component)
        {
            children.Remove(component);
        }

        public override void Display(int depth)
        {
            Console.WriteLine(new string('-', depth) + name);

            foreach (Component component in children)
            {
                component.Display(depth + 2);
            }
        }
    }

 

客户端进行调用：

Composite root = new Composite("root");
            root.Add(new Leaf("leaf A"));
            root.Add(new Leaf("leaf B"));

            Composite composite = new Composite("Composite X");
            composite.Add(new Leaf("leaf XA"));
            composite.Add(new Leaf("leaf XB"));
            root.Add(composite);

            Composite composite2 = new Composite("Composite XY");
            composite2.Add(new Leaf("leaf XYA"));
            composite2.Add(new Leaf("leaf XYB"));
            composite.Add(composite2);

            root.Add(new Leaf("leaf C"));

            Leaf leaf = new Leaf("Leaf D");
            root.Add(leaf);
            root.Remove(leaf);

            root.Display(1);

结果如图：

 

三、透明方式和安全方式

　　基本代码中，leaf类也有add和remove方法，也就是说Component声明所有用来管理子对象的方法，实现了所有子类都具备其方法的目的。这样做的好处就是叶节点和枝节点对于外界没有区别，它们具备完全一致的行为接口。但因为leaf不具备add和remove的功能，所以实现它是没有意义的。这种方式就是透明方式。

　　安全方式是叶节点和枝节点不具有相同的接口，由于不够透明，那么客户端调用时需要做相应的判断，带来了不便。所以在实际项目中使用安全方式和透明方式就需要视情况而定。

 

四、举例说明：

　　绘制一个图形，该图形由一个复杂图形和两条线段组成。可以自由的移除该图形。

public abstract class Graphics
    {
        public string Name { get; set; }
        public Graphics(string name)
        {
            this.Name = name;
        }

        public abstract void Draw();
        public abstract void Add(Graphics graphics);
        public abstract void Remove(Graphics graphics);
    }

    public class Line : Graphics
    {
        public Line(string name)
            : base(name)
        { }

        public override void Draw()
        {
            Console.WriteLine("画 " + Name);
        }

        public override void Add(Graphics graphics)
        {
            throw new Exception("不能向简单图形line添加图形");
        }

        public override void Remove(Graphics graphics)
        {
            throw new Exception("不能向简单图形line移除图形");
        }
    }

    public class Circle : Graphics
    {
        public Circle(string name)
            : base(name)
        { }

        public override void Draw()
        {
            Console.WriteLine("画  " + Name);
        }

        public override void Add(Graphics g)
        {
            throw new Exception("不能向简单图形Circle添加其他图形");
        }
        public override void Remove(Graphics g)
        {
            throw new Exception("不能向简单图形Circle移除其他图形");
        }
    }

    public class ComplexGraphics : Graphics
    {
        private IList<Graphics> complexGraphicsList = new List<Graphics>();

        public ComplexGraphics(string name)
            : base(name)
        { }

        public override void Draw()
        {
            foreach (Graphics g in complexGraphicsList)
            {
                g.Draw();
            }
        }

        public override void Add(Graphics graphics)
        {
            complexGraphicsList.Add(graphics);
        }

        public override void Remove(Graphics graphics)
        {
            complexGraphicsList.Remove(graphics);
        }
    }

客户端调用：

ComplexGraphics complexGraphics = new ComplexGraphics("一个复杂图形和两条线段组成的复杂图形");
            complexGraphics.Add(new Line("线段A"));
            ComplexGraphics complexGraphics2 = new ComplexGraphics("一个圆和一条线组成的复杂图形");
            complexGraphics2.Add(new Circle("圆"));
            complexGraphics2.Add(new Line("线段B"));
            complexGraphics.Add(complexGraphics2);
            Line line = new Line("线段C");
            complexGraphics.Add(line);

            Console.WriteLine("复杂图形的绘制如下：");
            Console.WriteLine("----------------------");
            complexGraphics.Draw();
            Console.WriteLine("复杂图形的绘制完成");
            Console.WriteLine("----------------------");

            complexGraphics.Remove(line);
            Console.WriteLine("移除线段C后，复杂图形的绘制如下：");
            Console.WriteLine("---------------------");
            complexGraphics.Draw();
            Console.WriteLine("复杂图形绘制完成");
            Console.WriteLine("---------------------");

调用结果：

 

五、优缺点及适用场景

优点：

1）组合模式使得客户端可以一致的处理对象和对象容器，既是叶节点和枝节点。

2）更容易的为组合对象添加新的组件。

3）解耦了客户端与复杂对象。

缺点：

设计更加复杂。

 

适用场景：

1）需要表示一个对象整体和部分的层次结构

2）用户希望忽略组合对象和单个对象的不同，一致的处理组合对象和单个对象。