设计模式 8 组合模式

设计模式 8

创建型模式（5）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
结构型模式（7）：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式
行为型模式（11）：责任链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

文章目录

设计模式 8
- 组合模式（Composite Pattern）
- - 1 定义
  - 2 结构
  - 3 示例代码
  - 4 特点
  - 5 适用场景
  - 6 与其他模式对比

组合模式（Composite Pattern）

1 定义

组合模式通过定义树形结构来组成对象，使得客户端对单个对象和对象集合的处理方式一致。这个模式让你可以使用相同的接口来操作单一对象和对象集合，简化了代码和操作逻辑。

2 结构

组合模式的结构包含以下角色：

组件（Component）: 定义树形结构中所有对象的共同接口，包括叶子节点和复合节点（容器节点）。
叶子节点（Leaf）: 叶子节点是树的基本元素，它实现了 Component 接口，但没有子节点。
复合节点（Composite）: 复合节点可以包含子节点，包括叶子节点和其他复合节点，实现了 Component 接口并能够管理其子节点。

UML 类图

+---------------------+
|     Component       |
+---------------------+
| + Operation()       |
+---------------------+
| + Add(Component)    |
| + Remove(Component) |
| + GetChild(int)     |
+---------------------+^|
+---------------------+       +---------------------+
|      Leaf           |       |     Composite       |
+---------------------+       +---------------------+
| + Operation()       |       | + Operation()       |
+---------------------+       +---------------------+| + Add(Component)    || + Remove(Component) || + GetChild(int)     |+---------------------+

3 示例代码

以下是一个实现组合模式的简单示例。在这个示例中，我们有一个文件系统，其中 File 是叶子节点，Directory 是复合节点（目录），它可以包含多个文件或目录。

组件接口

// 组件接口
public abstract class FileSystemComponent
{public abstract void Display(int depth);// 组合节点的方法public virtual void Add(FileSystemComponent component) { }public virtual void Remove(FileSystemComponent component) { }public virtual FileSystemComponent GetChild(int index) { return null; }
}

叶子节点类

// 叶子节点类：文件
public class File : FileSystemComponent
{private string _name;public File(string name){_name = name;}public override void Display(int depth){Console.WriteLine(new string('-', depth) + _name);}
}

复合节点类

// 复合节点类：目录
public class Directory : FileSystemComponent
{private List<FileSystemComponent> _children = new List<FileSystemComponent>();private string _name;public Directory(string name){_name = name;}public override void Add(FileSystemComponent component){_children.Add(component);}public override void Remove(FileSystemComponent component){_children.Remove(component);}public override FileSystemComponent GetChild(int index){return _children[index];}public override void Display(int depth){Console.WriteLine(new string('-', depth) + _name);foreach (var child in _children){child.Display(depth + 2);}}
}

客户端代码

class Program
{static void Main(string[] args){// 创建文件和目录FileSystemComponent file1 = new File("File 1");FileSystemComponent file2 = new File("File 2");FileSystemComponent file3 = new File("File 3");Directory directory1 = new Directory("Directory 1");Directory directory2 = new Directory("Directory 2");// 构建目录树directory1.Add(file1);directory1.Add(file2);directory2.Add(file3);directory2.Add(directory1);// 显示目录树directory2.Display(1);}
}

在这个示例中：

FileSystemComponent 是组件接口，定义了叶子节点和复合节点的共同接口。
File 是叶子节点，表示文件，没有子节点。
Directory 是复合节点，表示目录，可以包含多个子节点（文件或其他目录）。

4 特点

优点:
- 简化客户端代码: 客户端代码可以统一处理叶子节点和复合节点，减少了代码复杂度。
- 增加灵活性: 通过将叶子节点和复合节点统一成一个接口，可以灵活地构建和管理复杂的树形结构。
- 符合开闭原则: 可以通过添加新的叶子节点或复合节点来扩展功能，而无需修改现有代码。
缺点:
- 设计复杂: 组合模式可能会增加系统的复杂性，因为你需要设计和管理树形结构。
- 性能问题: 如果树形结构非常庞大，操作树形结构可能会影响性能。