组合模式（Composite）

目录

一、什么是组合模式？

1.1、Component（组件）

1.2、Leaf（叶子节点）

1.3、Composite（复合节点）

1.4、两种模式：

透明方式

安全方式

二、有什么优点？

三、有什么缺点？

四、什么时候适用？

五、代码展示

5.1、组合模式

5.2、Component类

5.3、Leaf类

5.4、Composite类

---

一、什么是组合模式？

将对象组合成树形结构以表示‘部分-整体’的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

1.1、Component（组件）

Component 是组合模式中的抽象基类或接口，用于声明叶子节点和复合节点共有的操作。它定义了叶子节点和复合节点都需要实现的方法，通常包括添加子节点、删除子节点、获取子节点等操作。Component 使得叶子节点和复合节点可以在相同的接口下进行操作，从而实现透明的组合。

1.2、Leaf（叶子节点）

Leaf 是组合模式中的叶子节点类，它表示树状结构中的最终节点，不能再包含子节点。Leaf 类实现了 Component 接口定义的操作，但在 Leaf 类中这些操作通常是空的，因为叶子节点没有子节点。Leaf 类代表了树状结构中的最小单元。

1.3、Composite（复合节点）

Composite 是组合模式中的复合节点类，它表示树状结构中的非叶子节点，可以包含子节点。Composite 类实现了 Component 接口定义的操作，并且包含一个子节点列表，用于管理其子节点。Composite 类代表了树状结构中的中间层次，它可以包含其他的叶子节点或复合节点。

举个例子，想象一个文件系统的场景。在这个场景中，Component 是文件和文件夹的抽象接口，Leaf 是文件类，而 Composite 是文件夹类。文件夹可以包含多个文件和其他文件夹，而文件本身是叶子节点，不能再包含其他内容。通过组合模式，你可以通过相同的方式处理文件和文件夹，使得对整个文件系统的操作变得一致和透明。

1.4、两种模式：

• 透明方式

也就是说在Component中声明所有用来管理子对象的方法，其中包括Add、Remove等。这样实现Component接口的所有子类都具备了Add和Remove。这样做的好处就是叶节点和枝节点对于外界没有区别，他们具备完全一致的行为接口。但问题也很明显，因为Leaf类本身不具备Add（）、Remove（）方法的功能，所以实现它是没有意义的。

• 安全方式

也就是在Component接口中不去声明Add（）和Remove方法，那么子类的Leaf也就不需要去实现它，而是在Composite声明所有用来管理子类对象的方法，不过由于不够透明，所以树叶和树枝类将不具有相同的接口，客户端的调用需要做相应的判断，带来了不便。

二、有什么优点？

1. 统一接口： 组合模式通过让叶子节点和复合节点实现相同的接口，使得客户端可以统一地处理这些对象，无需关心它们的具体类型。

2. 透明性： 对于客户端代码来说，无论是单个对象还是组合对象，都可以使用相同的方法进行操作，从而实现了透明性。

3. 灵活性： 组合模式使得树状结构可以在运行时动态改变，可以很容易地增加、删除或替换节点，而不会影响其他部分的代码。

4. 简化客户端代码： 由于统一了叶子节点和复合节点的接口，客户端代码无需关心对象的层次结构，从而简化了代码逻辑。

5. 重用性： 通过组合模式，可以将操作应用于整个树状结构，从而提高了代码的重用性。

三、有什么缺点？

1. 复杂性： 组合模式可能会引入一定的复杂性，特别是当树状结构变得很大或者层次很深时，管理和维护可能变得复杂。

2. 不适合每个情况： 组合模式并不适用于所有情况，特别是当对象结构相对简单且层次不深时，引入组合模式可能会显得过于繁琐。

四、什么时候适用？

1. 层次结构： 当你的对象具有层次结构，且需要以统一的方式进行操作时，可以考虑使用组合模式。例如，文件系统中的文件和文件夹。

2. 部分-整体关系： 当你的对象之间存在部分-整体的关系，且需要一致地对待部分和整体时，组合模式非常有用。例如，图形界面中的 UI 组件。

3. 树状结构： 当你需要构建树状结构的对象，且希望能够以统一的方式遍历和操作这些对象时，组合模式是一个很好的选择。

4. 动态结构： 当对象结构可能在运行时发生变化，且需要灵活地添加、删除、替换节点时，组合模式可以提供很好的支持。

5. 统一操作： 当你希望统一地处理单个对象和组合对象，从而避免使用繁琐的条件语句时，可以考虑使用组合模式。

---

五、代码展示

5.1、组合模式

5.2、Component类

//为组合中的对象声明接口，在适当情况下，实现所有类共有接口的默认行为。
    //声明一个接口用于访问和管理Component的子部件
    abstract class Component
    {
        protected string name;         //成员变量
        public Component(string name) //有参构造方法
        {
            this.name = name;
        }

        //通常都用Add和Remove方法来提供增加或移除树叶或树枝的功能
        public abstract void Add(Component c);
        public abstract void Remove(Component c);
        public abstract void Display(int depth);
    }

5.3、Leaf类

//在组合中表示叶节点对象，叶节点没有子节点
    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)
        {
            //叶节点的具体方法，此处是显示其名称和级别
            Console.WriteLine(new string('-', depth) + name);
        }
    }

5.4、Composite类

//定义有枝节点行为，用来存储子部件，在Component接口中
//实现与子部件有关的操作，比如增加Add和删除Remove
    class Composite : Component
    {
        //一个子对象集合用来存储其下属的枝节点和叶节点
        private List children = new List();
        public Composite (string name) : base(name) { }

        public override void Add(Component c)
        {            
                children.Add(c);
        }

        public override void Remove(Component c)
        {
            children.Remove(c);
        }

        public override void Display(int depth)
        {
            //显示其枝节点名称，并对其下级进行遍历
            Console.WriteLine(new string('-', depth) + name);
            foreach(Component component in children)
            {
                component.Display(depth + 2);
            }
        }
    }