C# 設計模式系列教程-組合模式
1. 概述
將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。組合模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。
2. 解決的問題
當希望忽略單個對象和組合對象的區(qū)別,統(tǒng)一使用組合結構中的所有對象(將這種“統(tǒng)一”性封裝起來)。
3. 組合模式中的角色
3.1 組合部件(Component):它是一個抽象角色,為要組合的對象提供統(tǒng)一的接口。
3.2 葉子(Leaf):在組合中表示子節(jié)點對象,葉子節(jié)點不能有子節(jié)點。
3.3 合成部件(Composite):定義有枝節(jié)點的行為,用來存儲部件,實現(xiàn)在Component接口中的有關操作,如增加(Add)和刪除(Remove)。
4. 模式解讀
4.1 組合模式的類圖
4.2 組合模式的實現(xiàn)代碼
/// <summary>
/// 一個抽象構件,聲明一個接口用于訪問和管理Component的子部件
/// </summary>
public abstract class Component
{
protected string name;
public Component(string name)
{
this.name = name;
}
/// <summary>
/// 增加一個節(jié)點
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public abstract void Add(Component component);
/// <summary>
/// 移除一個節(jié)點
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public abstract void Remove(Component component);
/// <summary>
/// 顯示層級結構
/// </summary>
public abstract void Display(int level);
}
/// <summary>
/// 葉子節(jié)點
/// </summary>
public class Leaf : Component
{
public Leaf(string name)
: base(name)
{ }
/// <summary>
/// 由于葉子節(jié)點沒有子節(jié)點,所以Add和Remove方法對它來說沒有意義,但它繼承自Component,這樣做可以消除葉節(jié)點和枝節(jié)點對象在抽象層次的區(qū)別,它們具備完全一致的接口。
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void Add(Component component)
{
Console.WriteLine("Can not add a component to a leaf.");
}
/// <summary>
/// 實現(xiàn)它沒有意義,只是提供了一個一致的調用接口
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void Remove(Component component)
{
Console.WriteLine("Can not remove a component to a leaf.");
}
public override void Display(int level)
{
Console.WriteLine(new string('-',level) + name);
}
}
/// <summary>
/// 定義有枝節(jié)點的行為,用來存儲部件,實現(xiàn)在Component接口中對子部件有關的操作
/// </summary>
public class Composite : Component
{
public Composite(string name)
: base(name)
{ }
/// <summary>
/// 一個子對象集合,用來存儲其下屬的枝節(jié)點和葉節(jié)點
/// </summary>
private List<Component> children = new List<Component>();
/// <summary>
/// 增加子節(jié)點
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void Add(Component component)
{
children.Add(component);
}
/// <summary>
/// 移除子節(jié)點
/// </summary>
/// <param name="component"></param>
public override void Remove(Component component)
{
children.Remove(component);
}
public override void Display(int level)
{
Console.WriteLine(new string('-', level) + name);
// 遍歷其子節(jié)點并顯示
foreach (Component component in children)
{
component.Display(level+2);
}
}
}
4.3 客戶端代碼
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 生成樹根,并為其增加兩個葉子節(jié)點
Component root = new Composite("Root");
root.Add(new Leaf("Leaf A in Root"));
root.Add(new Leaf("Leaf B in Root"));
// 為根增加兩個枝節(jié)點
Component branchX = new Composite("Branch X in Root");
Component branchY = new Composite("Branch Y in Root");
root.Add(branchX);
root.Add(branchY);
// 為BranchX增加頁節(jié)點
branchX.Add(new Leaf("Leaf A in Branch X"));
// 為BranchX增加枝節(jié)點
Component branchZ = new Composite("Branch Z in Branch X");
branchX.Add(branchZ);
// 為BranchY增加葉節(jié)點
branchY.Add(new Leaf("Leaf in Branch Y"));
// 為BranchZ增加葉節(jié)點
branchZ.Add(new Leaf("Leaf in Branch Z"));
// 顯示樹
root.Display(1);
Console.Read();
}
}
運行結果
5. 透明方式與安全方式
5.1 透明方式:在Component中聲明所有來管理子對象的方法,其中包括Add,Remove等。這樣實現(xiàn)Component接口的所有子類都具備了Add和Remove方法。這樣做的好處是葉節(jié)點和枝節(jié)點對于外界沒有區(qū)別,它們具備完全一致的接口。
5.2 安全方式:在Component中不去聲明Add和Remove方法,那么子類的Leaf就不需要實現(xiàn)它,而是在Composit聲明所有用來管理子類對象的方法。
5.3 兩種方式有缺點:對于透明方式,客戶端對葉節(jié)點和枝節(jié)點是一致的,但葉節(jié)點并不具備Add和Remove的功能,因而對它們的實現(xiàn)是沒有意義的;對于安全方式,葉節(jié)點無需在實現(xiàn)Add與Remove這樣的方法,但是對于客戶端來說,必須對葉節(jié)點和枝節(jié)點進行判定,為客戶端的使用帶來不便。
6. 模式總結
6.1 優(yōu)點
6.1.1 使客戶端調用簡單,它可以一致使用組合結構或是其中單個對象,簡化了客戶端代碼。
6.1.2 容易在組合體內增加對象部件??蛻舳瞬槐匾蚣尤肓诵碌牟考拇a。有利于功能的擴展。
6.2 缺點
6.2.1 需要抉擇使用透明方式還是安全方式。
6.2.2 透明方式違背了面向對象的單一職責原則;安全方式增加了客戶需要端判定的負擔。
6.3 適用場景
6.3.1 當想表達對象的部分-整體的層次結構時
6.3.3 希望用戶忽略組合對象與單個對象的不同,用戶將統(tǒng)一地使用組合結構中的所有對象時。
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