深入理解設計模式（21）：組合模式

来源:https://www.cnblogs.com/xuwendong/archive/2019/04/02/10381662.html
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一、什麼是組合模式 定義：將對象以樹形結構組織起來，以達成“部分－整體”的層次結構，使得客戶端對單個對象和組合對象的使用具有一致性。 動機（Motivation） 客戶代碼過多地依賴於對象容器複雜的內部實現結構，對象容器內部實現結構（而非抽象介面）的變化將引起客戶代碼的頻繁變化，帶來了代碼的維護性、 ...


一、什麼是組合模式

定義：將對象以樹形結構組織起來，以達成“部分－整體”的層次結構，使得客戶端對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

動機（Motivation）

客戶代碼過多地依賴於對象容器複雜的內部實現結構，對象容器內部實現結構（而非抽象介面）的變化將引起客戶代碼的頻繁變化，帶來了代碼的維護性、擴展性等弊端。

如何將“客戶代碼與複雜的對象容器結構”解耦？讓對象容器自己來實現自身的複雜結構，從而使得客戶代碼就像處理簡單對象一樣來處理複雜的對象容器？

意圖（Intent）

將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。Composite使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

組合模式，現在學習就是虛類繼承虛類，然後增加虛方法。最終實類繼承第二個虛類，重寫所有虛方法。

二、組合模式的結構

 

結構圖說明：

     （1）Component：組合中的對象聲明介面，在適當情況下實現所有類共有的預設行為，聲明一個介面用於訪問和管理Component的子組件。在遞歸結構中定義一個介面，用於訪問一個父部件，併在合適的情況下實現它。（可選）

     （2）Leaf:在組合中表示葉節點，葉節點沒有子節點，定義對象的基本行為。

     （3）Composite：定義有子部件的那些部件的行為，存儲子部件併在Component介面實現與子部件有關的操作。

     （4）Client:通過Component介面操作組合部件的對象。

三、組合模式的使用場景

　 1.需求重要體現部分與整體的層次結構時

     2.你希望用戶忽略組合對象與單個對象的不同，用戶將統一地使用組合結構中的所有對象。

四、組合模式的優缺點

優點

　　1.使客戶端調用簡單，客戶端可以一致的使用組合結構或其中單個對象，用戶就不必關係自己處理的是單個對象還是整個組合結構，這就簡化了客戶端代碼。
　　2.更容易在組合體內加入對象部件. 客戶端不必因為加入了新的對象部件而更改代碼。

缺點

　　組合模式不容易限制組合中的構件。

五、組合模式的實現

組合模式有兩種實現方式，一種是：透明式的組合模式，另外一種是：安全式的組合模式。在這裡我就詳細說一下何為“透明式”，何為“安全式”。所謂透明式是指“抽象構件角色”定義的介面行為集合包含兩個部分，一部分是葉子對象本身所包含的行為（比如Operation），另外一部分是容器對象本身所包含的管理子對象的行為(Add,Remove)。這個抽象構件必須同時包含這兩類對象所有的行為，客戶端代碼才會透明的使用，無論調用容器對象還是葉子對象，介面方法都是一樣的，這就是透明，針對客戶端代碼的透明，但是也有他自己的問題，葉子對象不會包含自己的子對象，為什麼要有Add,Remove等類似方法呢，調用葉子對象這樣的方法可能（註意：我這裡說的是可能，因為有些人會把這些方法實現為空，不做任何動作，當然也不會有異常拋出了，不要抬杠）會拋出異常，這樣就不安全了，然後人們就提出了“安全式的組合模式”。所謂安全式是指“抽象構件角色”只定義葉子對象的方法，確切的說這個抽象構件只定義兩類對象共有的行為，然後容器對象的方法定義在“樹枝構件角色”上，這樣葉子對象有葉子對象的方法，容器對象有容器對象的方法，這樣責任很明確，當然調用肯定不會拋出異常了。大家可以根據自己的情況自行選擇是實現為“透視式”還是“安全式”的，以下我們會針對這兩種情況都有實現，具體實現如下：

namespace 透明式的組合模式的實現
{
    /// <summary>
    /// 該抽象類就是文件夾抽象介面的定義，該類型就相當於是抽象構件Component類型
    /// </summary>
    public abstract class Folder
    {
        //增加文件夾或文件
        public abstract void Add(Folder folder);

        //刪除文件夾或者文件
        public abstract void Remove(Folder folder);

        //打開文件或者文件夾--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public abstract void Open();
    }

    /// <summary>
    /// 該Word文檔類就是葉子構件的定義，該類型就相當於是Leaf類型，不能在包含子對象
    /// </summary>
    public sealed class Word : Folder
    {
        //增加文件夾或文件
        public override void Add(Folder folder)
        {
            throw new Exception("Word文檔不具有該功能");
        }

        //刪除文件夾或者文件
        public override void Remove(Folder folder)
        {
            throw new Exception("Word文檔不具有該功能");
        }

        //打開文件--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public override void Open()
        {
            Console.WriteLine("打開Word文檔，開始進行編輯");
        }
    }

    /// <summary>
    /// SonFolder類型就是樹枝構件，由於我們使用的是“透明式”，所以Add,Remove都是從Folder類型繼承下來的
    /// </summary>
    public class SonFolder : Folder
    {
        //增加文件夾或文件
        public override void Add(Folder folder)
        {
            Console.WriteLine("文件或者文件夾已經增加成功");
        }

        //刪除文件夾或者文件
        public override void Remove(Folder folder)
        {
            Console.WriteLine("文件或者文件夾已經刪除成功");
        }

        //打開文件夾--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public override void Open()
        {
            Console.WriteLine("已經打開當前文件夾");
        }
    }

    public class Program
    {
        static void Main()
        {

            Folder myword = new Word();

            myword.Open();//打開文件，處理文件

            myword.Add(new SonFolder());//拋出異常
            myword.Remove(new SonFolder());//拋出異常


            Folder myfolder = new SonFolder();
            myfolder.Open();//打開文件夾

            myfolder.Add(new SonFolder());//成功增加文件或者文件夾
            myfolder.Remove(new SonFolder());//成功刪除文件或者文件夾

            Console.Read();
        }
    }
}

以上代碼就是“透明式的組合模式”實現，以下代碼就是“安全式的組合模式”實現：

namespace 安全式的組合模式的實現
{
    /// <summary>
    /// 該抽象類就是文件夾抽象介面的定義，該類型就相當於是抽象構件Component類型
    /// </summary>
    public abstract class Folder //該類型少了容器對象管理子對象的方法的定義，換了地方，在樹枝構件也就是SonFolder類型
    {
        //打開文件或者文件夾--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public abstract void Open();
    }

    /// <summary>
    /// 該Word文檔類就是葉子構件的定義，該類型就相當於是Leaf類型，不能在包含子對象
    /// </summary>
    public sealed class Word : Folder  //這類型現在很乾凈
    {
        //打開文件--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public override void Open()
        {
            Console.WriteLine("打開Word文檔，開始進行編輯");
        }
    }

    /// <summary>
    /// SonFolder類型就是樹枝構件，現在由於我們使用的是“安全式”，所以Add,Remove都是從此處開始定義的
    /// </summary>
    public abstract class SonFolder : Folder //這裡可以是抽象介面，可以自己根據自己的情況而定
    {
        //增加文件夾或文件
        public abstract void Add(Folder folder);

        //刪除文件夾或者文件
        public abstract void Remove(Folder folder);

        //打開文件夾--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public override void Open()
        {
            Console.WriteLine("已經打開當前文件夾");
        }
    }

    /// <summary>
    /// NextFolder類型就是樹枝構件的實現類
    /// </summary>
    public sealed class NextFolder : SonFolder
    {
        //增加文件夾或文件
        public override void Add(Folder folder)
        {
            Console.WriteLine("文件或者文件夾已經增加成功");
        }

        //刪除文件夾或者文件
        public override void Remove(Folder folder)
        {
            Console.WriteLine("文件或者文件夾已經刪除成功");
        }

        //打開文件夾--該操作相當於Component類型的Operation方法
        public override void Open()
        {
            Console.WriteLine("已經打開當前文件夾");
        }
    }

    public class Program
    {
        static void Main()
        {
            //這是安全的組合模式
            Folder myword = new Word();

            myword.Open();//打開文件，處理文件


            Folder myfolder = new NextFolder();
            myfolder.Open();//打開文件夾

            //此處要是用增加和刪除功能，需要轉型的操作，否則不能使用
            ((SonFolder)myfolder).Add(new NextFolder());//成功增加文件或者文件夾
            ((SonFolder)myfolder).Remove(new NextFolder());//成功刪除文件或者文件夾

            Console.Read();
        }
    }
}

六、組合模式的.NET下應用

ASP.Net中的Panel對象就是一個Composite對象，而Button對象就是Leaf對象。Button和Panel都繼承自System.Web.UI.Control類。它實際上是在Panel裡面加了一個Controls屬性，然後Controls屬性是一個集合屬性，它有Add和Remove方法。

在ASP.Net中就是這樣，每一個控制項都有Controls屬性，也就是說每個控制項都是一種容器控制項（除了LiteralControl）。這種方式把我們對安全性的擔憂，統統放到容器（即ASP.Net中的Controls）中去處理。

這個模式在.NET 中最典型的應用就是應用與WinForms和Web的開發中，在.NET類庫中，都為這兩個平臺提供了很多現有的控制項，然而System.Windows.Forms.dll中System.Windows.Forms.Control類就應用了組合模式，因為控制項包括Label、TextBox等這樣的簡單控制項，這些控制項可以理解為葉子對象，同時也包括GroupBox、DataGrid這樣複合的控制項或者叫容器控制項，每個控制項都需要調用OnPaint方法來進行控制項顯示，為了表示這種對象之間整體與部分的層次結構，微軟把Control類的實現應用了組合模式（確切地說應用了透明式的組合模式）。


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