一、動(dòng)機(jī)（Motivate）

在我們的操作系統(tǒng)中有文件夾的概念，文件夾可以包含文件夾，可以嵌套多層，最里面包含的是文件，這個(gè)概念和“俄羅斯套娃”很像。當(dāng)然還有很多的例子，例如我們使用系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)使用到“系統(tǒng)菜單”，這個(gè)東西是樹(shù)形結(jié)構(gòu)。這些例子包含的這些東西或者說(shuō)是對(duì)象，可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是：容器對(duì)象，可以包含其他的子對(duì)象；另一類(lèi)是：葉子對(duì)象，這類(lèi)對(duì)象是不能在包含其他對(duì)象的對(duì)象了。在軟件設(shè)計(jì)中，我們?cè)撛趺刺幚磉@種情況呢？是每類(lèi)對(duì)象分別對(duì)待，還是提供一個(gè)統(tǒng)一的操作方式呢。組合模式給我們提供了一種解決此類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)途徑。   

客戶(hù)代碼過(guò)多地依賴(lài)于對(duì)象容器（對(duì)象容器是對(duì)象的容器，細(xì)細(xì)評(píng)味）復(fù)雜的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，對(duì)象容器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)（而非抽象接口）的變化將引起客戶(hù)代碼的頻繁變化，帶來(lái)了代碼的維護(hù)性、擴(kuò)展性等方面的弊端。如何將“客戶(hù)代碼與復(fù)雜的對(duì)象容器結(jié)構(gòu)”解耦？如何讓對(duì)象容器自己來(lái)實(shí)現(xiàn)自身的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而使得客戶(hù)代碼就像處理簡(jiǎn)單對(duì)象一樣來(lái)處理復(fù)雜的對(duì)象容器？

二、意圖（Intent）

將對(duì)象組合成樹(shù)形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。Composite使得用戶(hù)對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性。        ——  《設(shè)計(jì)模式》GoF

三、結(jié)構(gòu)圖（Structure）

四、模式的組成

組合模式中涉及到三個(gè)角色：
（1）、抽象構(gòu)件角色（Component）：這是一個(gè)抽象角色，它給參加組合的對(duì)象定義出了公共的接口及默認(rèn)行為，可以用來(lái)管理所有的子對(duì)象（在透明式的組合模式是這樣的）。在安全式的組合模式里，構(gòu)件角色并不定義出管理子對(duì)象的方法，這一定義由樹(shù)枝結(jié)構(gòu)對(duì)象給出。
（2）、樹(shù)葉構(gòu)件角色（Leaf）：樹(shù)葉對(duì)象是沒(méi)有下級(jí)子對(duì)象的對(duì)象，定義出參加組合的原始對(duì)象的行為。（原始對(duì)象的行為可以理解為沒(méi)有容器對(duì)象管理子對(duì)象的方法，或者 【原始對(duì)象行為】+【管理子對(duì)象的行為（Add，Remove等）】=面對(duì)客戶(hù)代碼的接口行為集合）
（3）、樹(shù)枝構(gòu)件角色（Composite）：代表參加組合的有下級(jí)子對(duì)象的對(duì)象，樹(shù)枝對(duì)象給出所有管理子對(duì)象的方法實(shí)現(xiàn)，如Add、Remove等。
組合模式實(shí)現(xiàn)的最關(guān)鍵的地方是——簡(jiǎn)單對(duì)象和復(fù)合對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)相同的接口。這就是組合模式能夠?qū)⒔M合對(duì)象和簡(jiǎn)單對(duì)象進(jìn)行一致處理的原因。

五、組合模式的具體代碼實(shí)現(xiàn)

組合模式有兩種實(shí)現(xiàn)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

1、透明式的組合模式

指“抽象構(gòu)件角色”定義的接口行為集合包含兩個(gè)部分，一部分是葉子對(duì)象本身所包含的行為（比如Operation），另外一部分是容器對(duì)象本身所包含的管理子對(duì)象的行為(Add,Remove)。這個(gè)抽象構(gòu)件必須同時(shí)包含這兩類(lèi)對(duì)象所有的行為，客戶(hù)端代碼才會(huì)透明的使用，無(wú)論調(diào)用容器對(duì)象還是葉子對(duì)象，接口方法都是一樣的，這就是透明，針對(duì)客戶(hù)端代碼的透明。

/// <summary>
/// 該抽象類(lèi)就是文件夾抽象接口的定義，該類(lèi)型就相當(dāng)于是抽象構(gòu)件Component類(lèi)型
/// </summary>
public abstract class Folder
{
    public abstract void Add(Folder folder);//增加文件夾或文件
    public abstract void Remove(Folder folder);//刪除文件夾或者文件
    public abstract void Open();    //打開(kāi)文件或者文件夾--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
}

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

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

    public override void Open()//打開(kāi)文件--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
    {
        Console.WriteLine("打開(kāi)Word文檔，開(kāi)始進(jìn)行編輯");
    }
}

/// <summary>
/// SonFolder類(lèi)型就是樹(shù)枝構(gòu)件，由于我們使用的是“透明式”，所以Add,Remove都是從Folder類(lèi)型繼承下來(lái)的
/// </summary>
public class SonFolder : Folder
{
    public override void Add(Folder folder)//增加文件夾或文件
    {
        Console.WriteLine("文件或者文件夾已經(jīng)增加成功");
    }

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

    public override void Open()//打開(kāi)文件夾--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
    {
        Console.WriteLine("已經(jīng)打開(kāi)當(dāng)前文件夾");
    }
}

public class Program
{
    static void Main()
    {
        Folder myword = new Word();
        myword.Open();//打開(kāi)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(kāi)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
    }
}

2、安全式的組合模式

指“抽象構(gòu)件角色”只定義葉子對(duì)象的方法，確切的說(shuō)這個(gè)抽象構(gòu)件只定義兩類(lèi)對(duì)象共有的行為，然后容器對(duì)象的方法定義在“樹(shù)枝構(gòu)件角色”上，這樣葉子對(duì)象有葉子對(duì)象的方法，容器對(duì)象有容器對(duì)象的方法，這樣責(zé)任很明確，當(dāng)然調(diào)用肯定不會(huì)拋出異常了。

/// <summary>
/// 該抽象類(lèi)就是文件夾抽象接口的定義，該類(lèi)型就相當(dāng)于是抽象構(gòu)件Component類(lèi)型
/// </summary>
public abstract class Folder //該類(lèi)型少了容器對(duì)象管理子對(duì)象的方法的定義，換了地方，在樹(shù)枝構(gòu)件也就是SonFolder類(lèi)型
{
    public abstract void Open();  //打開(kāi)文件或者文件夾--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
}

/// <summary>
/// 該Word文檔類(lèi)就是葉子構(gòu)件的定義，該類(lèi)型就相當(dāng)于是Leaf類(lèi)型，不能在包含子對(duì)象
/// </summary>
public sealed class Word : Folder  //這類(lèi)型現(xiàn)在很干凈
{
    public override void Open() //打開(kāi)文件--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
    {
        Console.WriteLine("打開(kāi)Word文檔，開(kāi)始進(jìn)行編輯");
    }
}

/// <summary>
/// SonFolder類(lèi)型就是樹(shù)枝構(gòu)件，現(xiàn)在由于我們使用的是“安全式”，所以Add,Remove都是從此處開(kāi)始定義的
/// </summary>
public abstract class SonFolder : Folder //這里可以是抽象接口，可以自己根據(jù)自己的情況而定
{
    public abstract void Add(Folder folder); //增加文件夾或文件
    public abstract void Remove(Folder folder); //刪除文件夾或者文件
    public override void Open()//打開(kāi)文件夾--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
    {
        Console.WriteLine("已經(jīng)打開(kāi)當(dāng)前文件夾");
    }
}

/// <summary>
/// NextFolder類(lèi)型就是樹(shù)枝構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)類(lèi)
/// </summary>
public sealed class NextFolder : SonFolder
{
    public override void Add(Folder folder)//增加文件夾或文件
    {
        Console.WriteLine("文件或者文件夾已經(jīng)增加成功");
    }

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

    public override void Open()//打開(kāi)文件夾--該操作相當(dāng)于Component類(lèi)型的Operation方法
    {
        Console.WriteLine("已經(jīng)打開(kāi)當(dāng)前文件夾");
    }
}

public class Program
{
    static void Main()
    {
        Folder myword = new Word();//這是安全的組合模式
        myword.Open();//打開(kāi)文件，處理文件
        Folder myfolder = new NextFolder();
        myfolder.Open();//打開(kāi)文件夾

        //此處要是用增加和刪除功能，需要轉(zhuǎn)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
    }
}

六、組合模式的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)：

1、Composite模式采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)普遍存在的對(duì)象容器，從而將“一對(duì)多”的關(guān)系轉(zhuǎn)化為“一對(duì)一”的關(guān)系，使得客戶(hù)代碼可以一致地處理對(duì)象和對(duì)象容器，無(wú)需關(guān)心處理的是單個(gè)的對(duì)象，還是組合的對(duì)象容器。
2、將“客戶(hù)代碼與復(fù)雜的對(duì)象容器結(jié)構(gòu)”解耦是Composite模式的核心思想，解耦之后，客戶(hù)代碼將與純粹的抽象接口——而非對(duì)象容器的復(fù)雜內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)——發(fā)生依賴(lài)關(guān)系，從而更能“應(yīng)對(duì)變化”。
3、Composite模式中，是將“Add和Remove等和對(duì)象容器相關(guān)的方法”定義在“表示抽象對(duì)象的Component類(lèi)”中，還是將其定義在“表示對(duì)象容器的Composite類(lèi)”中，是一個(gè)關(guān)乎“透明性”和“安全性”的兩難問(wèn)題，需要仔細(xì)權(quán)衡。這里有可能違背面向?qū)ο蟮?ldquo;單一職責(zé)原則”，但是對(duì)于這種特殊結(jié)構(gòu)，這又是必須付出的代價(jià)。ASP.Net控件的實(shí)現(xiàn)在這方面為我們提供了一個(gè)很好的示范。
4、Composite模式在具體實(shí)現(xiàn)中，可以讓父對(duì)象中的子對(duì)象反向追朔；如果父對(duì)象有頻繁的遍歷需求，可使用緩存技巧來(lái)改善效率。

組合模式的優(yōu)點(diǎn)：

（1）、組合模式使得客戶(hù)端代碼可以一致地處理對(duì)象和對(duì)象容器，無(wú)需關(guān)系處理的單個(gè)對(duì)象，還是組合的對(duì)象容器。
（2）、將”客戶(hù)代碼與復(fù)雜的對(duì)象容器結(jié)構(gòu)“解耦。
（3）、可以更容易地往組合對(duì)象中加入新的構(gòu)件。

組合模式的缺點(diǎn)：

使得設(shè)計(jì)更加復(fù)雜?？蛻?hù)端需要花更多時(shí)間理清類(lèi)之間的層次關(guān)系。（這個(gè)是幾乎所有設(shè)計(jì)模式所面臨的問(wèn)題）。

在以下情況下應(yīng)該考慮使用組合模式：

（1）、需要表示一個(gè)對(duì)象整體或部分的層次結(jié)構(gòu)。
（2）、希望用戶(hù)忽略組合對(duì)象與單個(gè)對(duì)象的不同，用戶(hù)將統(tǒng)一地使用組合結(jié)構(gòu)中的所有對(duì)象。

七、.NET 中組合模式的實(shí)現(xiàn)

其實(shí)組合模式在FCL里面運(yùn)用還是很多的，不知道大家是不是有所感覺(jué)，這個(gè)模式大多數(shù)是運(yùn)用在控件上或者是和界面操作、展示相關(guān)的操作上。這個(gè)模式在.NET 中最典型的應(yīng)用就是應(yīng)用與WinForms和Web的開(kāi)發(fā)中，在.NET類(lèi)庫(kù)中，都為這兩個(gè)平臺(tái)提供了很多現(xiàn)有的控件，然而System.Windows.Forms.dll中System.Windows.Forms.Control類(lèi)就應(yīng)用了組合模式，因?yàn)榭丶↙abel、TextBox等這樣的簡(jiǎn)單控件，這些控件可以理解為葉子對(duì)象，同時(shí)也包括GroupBox、DataGrid這樣復(fù)合的控件或者叫容器控件，每個(gè)控件都需要調(diào)用OnPaint方法來(lái)進(jìn)行控件顯示，為了表示這種對(duì)象之間整體與部分的層次結(jié)構(gòu)，微軟把Control類(lèi)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用了組合模式（確切地說(shuō)應(yīng)用了透明式的組合模式）。

到此這篇關(guān)于.Net結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式之組合模式（Composite）的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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