c#设计模式-结构型模式之组合模式

╰+攻爆jí腚メ 2024-04-23 20:19 87阅读 0赞

## ?简介 ##

组合模式又名部分整体模式，是一种 结构型设计模式 ，是用于把一组相似的对象当作一个 单一的对象 。组合模式 依据树形结构来组合对象 ，用来表示部分以及整体层，它可以让你将对象组合成树形结构，并且能 像使用独立对象一样使用它们 。这种模式定义了包含人和组的类，每个组都可以包含人或者是其他的组。这样的结构可以有效地代表大的和复杂的层次结构。

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?如上图，是我们常见的 文件系统 ，对于这样的结构我们称之为 树形结构 。在树形结构中可以通过调用某个方法来遍历整个树，当我们找到某个叶子节点后，就可以对叶子节点进行相关的操作。可以将这颗树理解成一个大的容器， 容器 里面 包含很多的成员对象 ，这些成员对象即可是容器对象也可以是叶子对象。但是由于容器对象和叶子对象在功能上面的区别，使得我们在使用的过程中必须要区分容器对象和叶子对象，但是这样就会给客户带来不必要的麻烦，作为客户而已，它始终希望能够一 致的对待容器对象和叶子对象 。

### ?角色 ###

组合模式主要包含三种角色：

1.  抽象根节点（Component）：定义系统各层次对象的共有方法和属性，可以预先定义一些默认行为和属性。 
2.  树枝节点（Composite）：定义树枝节点的行为，存储子节点，组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。 
3.  叶子节点（Leaf）：叶子节点对象，其下再无分支，是系统层次遍历的最小单位。

?与我们上图中文件系统图例对应

*  抽象根节点 = 最顶部的文件夹
 *  树枝节点 = 文件夹
 *  叶子节点 = 文件

## ?案例 ##

不管是菜单还是菜单项，都应该继承自统一的接口，这里我们创建一个抽象组件，定义一些通用的方法，如添加，删除，打印。

public abstract class Component
    {
        protected string _name;
    
        public Component(string name)
        {
            _name = name;
        }
    
        public abstract void Add(Component c);
        public abstract void Remove(Component c);
        public abstract void Display(int depth);
    }

### ?树枝节点Composite ###

定义一个名为children的List类型的列表，用于存储Component类型的子元素，Add方法和Remove方法分别用于向children列表中添加和移除Component类型的对象。Display方法用于显示Composite对象的信息。这个方法首先打印出当前Composite对象的深度和名称，然后遍历children列表，对每个子元素调用Display方法。这样就形成了一种递归的结构，可以用来表示树形结构。

public class Composite : Component
    {
        private List<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);
            }
        }
    }

### ?叶子节点Leaf ###

因为叶子节点已经是最下级了，因此我们只需要在Display直接重写打印方法，并且不需要再进行遍历了

public class Leaf : Component
    {
        public Leaf(string name)
            : base(name)
        {
        }
    
        public override void Add(Component c)
        {
            Console.WriteLine("Cannot add to a leaf");
        }
    
        public override void Remove(Component c)
        {
            Console.WriteLine("Cannot remove from a leaf");
        }
    
        public override void Display(int depth)
        {
            Console.WriteLine(new String('-', depth) + _name);
        }
    }

### ?测试 ###

class MyClass
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            // 创建一个根节点
            Component root = new Composite("root");
            // 创建两个节点
            Component node1 = new Composite("node1");
            Component node2 = new Composite("node2");
            // 创建叶子节点
            Component leaf1 = new Leaf("leaf1");
            Component leaf2 = new Leaf("leaf2");
            Component leaf3 = new Leaf("leaf3");
    
            // 构建树形结构
            root.Add(node1);
            root.Add(node2);
            node1.Add(leaf1);
            node2.Add(leaf2);
            node2.Add(leaf3);
    
            // 显示树形结构
            root.Display(1);
        }
    }

运行结果！在这个例子中，我们首先创建了一个根节点`root`，然后创建了两个节点`node1`和`node2`，以及三个叶子节点`leaf1`，`leaf2`和`leaf3`。然后我们将`node1`和`node2`添加到`root`下，将`leaf1`添加到`node1`下，将`leaf2`和`leaf3`添加到`node2`下，从而构建了一个树形结构。

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## ?总结 ##

### ?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树枝节点和叶子节点都很方便，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，通过叶子节点和树枝节点的递归组合，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。

### ?缺点 ###

在使用组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。

### ?使用场景 ###

组合模式正是应树形结构而生，所以组合模式的使用场景就是出现树形结构的地方。比如：文件目录显示，多级目录呈现等树形结构数据的操作。

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