结构型模式之组合模式

Posted 2020-07-21

概述

对于树形结构，当容器对象（如文件夹）的某一个方法被调用时，将遍历整个树形结构，寻找也包含这个方法的成员对象（可以是容器对象，也可以是叶子对象）并调用执行，牵一而动百，其中使用了递归调用的机制来对整个结构进行处理。由于容器对象和叶子对象在功能上的区别，在使用这些对象的代码中必须有区别地对待容器对象和叶子对象，而实际上大多数情况下我们希望一致地处理它们，因为对于这些对象的区别对待将会使得程序非常复杂。组合模式为解决此类问题而诞生，它可以让叶子对象和容器对象的使用具有一致性

定义

组合模式(Composite Pattern)：组合多个对象形成树形结构以表示具有“整体—部分”关系的层次结构。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性，组合模式又可以称为“整体—部分”(Part-Whole)模式，它是一种对象结构型模式。

实现

顶层基类

    public abstract class File
    {
        public string name { get; set; }
        public File(string name)
        {
            this.name = name;
        }
        /// <summary>
        /// 显示文件方法
        /// </summary>
        public virtual void Display()
        {
            Console.WriteLine(name);
        }
    }

容器类

    public class Folder : File
    {
        /// <summary>
        /// 文件集合
        /// </summary>
        private List<File> files;

        public Folder(string name) : base(name)
        {
            files = new List<File>();
        }
        /// <summary>
        /// 新增文件方法
        /// </summary>
        /// <param name="file"></param>
        public void Add(File file)
        {
            files.Add(file);
        }

        public void Remove(File file)
        {
            files.Remove(file);
        }

        public override void Display()
        {
            base.Display();
            files.ForEach(p =>
            {
                p.Display();
            });
        }
    }

叶子节点类

    public class ImageFile : File
    {
        public ImageFile(string name) : base(name)
        { }
        public override void Display()
        {
            Console.WriteLine(base.name);
        }
    }

    public class TextFile : File
    {
        public TextFile(string name) : base(name)
        { }
        public override void Display()
        {
            Console.WriteLine(base.name);
        }
    }

客户端

        static void Main(string[] args)
        {
            Folder folder = new Folder("总文件夹");
            folder.Add(new TextFile(string.Format("{0}日记文件.txt", GetLevelString(1))));
            folder.Add(new ImageFile(string.Format("{0}毕业照.JPG", GetLevelString(1))));
            Folder level_One_Folder = new Folder(string.Format("{0}1级文件夹", GetLevelString(1)));
            level_One_Folder.Add(new TextFile(string.Format("{0}盗墓笔记.txt", GetLevelString(2))));
            level_One_Folder.Add(new ImageFile(string.Format("{0}亵渎.txt", GetLevelString(2))));
            folder.Add(level_One_Folder);
            Folder level_Two_Folder = new Folder(string.Format("{0}2级文件夹", GetLevelString(2)));
            level_Two_Folder.Add(new TextFile(string.Format("{0}廊桥遗梦.txt", GetLevelString(3))));
            level_Two_Folder.Add(new ImageFile(string.Format("{0}陈乔恩.JPG", GetLevelString(3))));
            folder.Add(level_Two_Folder);
            folder.Display();
            Console.ReadLine();
        }

        static string GetLevelString(int level)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (var i = 0; i < level; i++)
            {
                sb.Append("\t");
            }
            return sb.ToString();
        }

总结

主要优点

1、组合模式可以清楚地定义分层次的复杂对象，表示对象的全部或部分层次，它让客户端忽略了层次的差异，方便对整个层次结构进行控制。

2、 客户端可以一致地使用一个组合结构或其中单个对象，不必关心处理的是单个对象还是整个组合结构，简化了客户端代码。

3、 在组合模式中增加新的容器构件和叶子构件都很方便，无须对现有类库进行任何修改，符合“开闭原则”。

4、 组合模式为树形结构的面向对象实现提供了一种灵活的解决方案，通过叶子对象和容器对象的递归组合，可以形成复杂的树形结构，但对树形结构的控制却非常简单。

主要缺点

      在增加新构件时很难对容器中的构件类型进行限制。有时候我们希望一个容器中只能有某些特定类型的对象，例如在某个文件夹中只能包含文本文件，使用组合模式时，不能依赖类型系统来施加这些约束，因为它们都来自于相同的抽象层，在这种情况下，必须通过在运行时进行类型检查来实现，这个实现过程较为复杂