组合模式

来源：互联网发布：大数据搜索引擎编辑：程序博客网时间：2024/05/16 12:34

概述

组合模式大概是每个人都用过的一种模式，或有心，或无意。因为如果要把一个一个的节点组合成“树”，组合模式的写法应该是比较自然的一种表达。但是个体与整体的访问一致性，可能需要特别注意一下。先看看GOF给出的模式意图。

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

也是就是说：

1、组合模式用来构建“部分-整体”的层次结构，也就是树；

2、客户端对象使用对象个体和对象的组合体时，方法相同。

组合模式的实现过程中有一些值得考虑的地方，下节将详述。

结构

下面是组合模式的类图：

整理一下模式参与者（为了表述清楚，将使用树形结构的术语）：

1、树节点的抽象，叶节点和非叶节点都要实现这个接口——IComposite；

2、叶节点，组合中最基础的单位——Leaf；

3、分支节点，可以包含其他分支节点或叶节点——Composite；

4、客户端代码——Client。

上图的IComposite的接口中，除定义了Operation这样一个公共的操作以外，还定义了Add、Remove的子对象的管理方法，这样当Leaf类实现这个接口时就必须实现这些对它来说没有意义的方法（因为叶子不包含子对象）。这虽然有些违反“类只能定义对它子类有意义的操作”这条设计原则，但是换来的是Client对Leaf和Composite使用的一致性。我们可以将上面的做法称为接口最大化，相反也可以采用接口最小化的做法，即IComposite只包含Operation方法，而将子对象的管理方法放入Composite中实现，这样Leaf将变得清晰，但是Client在使用Leaf和Composite就要区别对待。由于GOF的意图中强调了这种使用的一致性，因此本文将采用接口最大化的方法。但在实际使用中应该具体分析，在两种方法中做出取舍。

示例

金融研究机构经常针对当前的经济形势撰写研究报告，为了更好的管理这些报告，需要对这些报告进行分类。分类不仅限于一级，即分类下可以包含子分类，子分类下可以再包含子分类，由此构成了一个分类树，研究报告包含在叶子节点的分类中。需求要求选择任意一个分类节点（跟、分支、叶子），列出这个分类下所有的报告。下面的实现在把叶子节点称为分类Category，分支节点成为分类组。

1、定义分类的接口ICategory。

 1:  using System;

 2:  using System.Collections.Generic;

3:

 4:  namespace DesignPatterns.Composite

 5:  {

 6:      /// <summary>

 7:      /// 报告分类接口

 8:      /// </summary>

 9:      public interface ICategory

10:      {

11:          //分类名称

12:          string Name { get; set; }

13:

14:          //获取分类下的报告

15:          List<Report> GetReports();

16:

17:          //添加子分类

18:          void AddSubCategory(ICategory category);

19:          //移除子分类

20:          void RemoveSubCategory(ICategory category);

21:          //获取子分类

22:          ICategory GetSubCategory(int index);

23:          //子分类个数

24:          int Count { get; }

25:      }

26:  }

27:

2、实现分类Category。可以看到Category空实现了子分类的管理方法。

 1:  using System;

 2:  using System.Collections.Generic;

3:

 4:  namespace DesignPatterns.Composite

 5:  {

 6:      /// <summary>

 7:      /// 具体分类

 8:      /// </summary>

 9:      public class Category : ICategory

10:      {

11:          public Category(string name)

12:          {

13:              this.Name = name;

14:          }

15:

16:          public string Name { get; set; }

17:

18:          public List<Report> GetReports()

19:          {

20:              return new List<Report>() { new Report(), new Report(), new Report() };

21:          }

22:

23:          public void AddSubCategory(ICategory category)

24:          {

25:              throw new NotSupportedException("具体分类不支持此操作。");

26:          }

27:

28:          public void RemoveSubCategory(ICategory category)

29:          {

30:              throw new NotSupportedException("具体分类不支持此操作。");

31:          }

32:

33:          public ICategory GetSubCategory(int index)

34:          {

35:              throw new NotSupportedException("具体分类不支持此操作。");

36:          }

37:

38:          public int Count

39:          {

40:              get { throw new NotSupportedException("具体分类不支持此操作。"); }

41:          }

42:      }

43:  }

44:

3、实现分类组CategoryGroup。

 1:  using System;

 2:  using System.Collections.Generic;

3:

 4:  namespace DesignPatterns.Composite

 5:  {

 6:      /// <summary>

 7:      /// 分类组

 8:      /// </summary>

 9:      public class CategoryGroup : ICategory

10:      {

11:          public CategoryGroup(string name)

12:          {

13:              this.Name = name;

14:              this.subCategories = new List<ICategory>();

15:          }

16:

17:          public string Name { get; set; }

18:

19:          public List<Report> GetReports()

20:          {

21:              List<Report> reports = new List<Report>();

22:              foreach (var c in this.subCategories)

23:              {

24:                  reports.AddRange(c.GetReports());

25:              }

26:              return reports;

27:          }

28:

29:          private List<ICategory> subCategories;

30:

31:          public void AddSubCategory(ICategory category)

32:          {

33:              this.subCategories.Add(category);

34:          }

35:

36:          public void RemoveSubCategory(ICategory category)

37:          {

38:              this.subCategories.Remove(category);

39:          }

40:

41:          public ICategory GetSubCategory(int index)

42:          {

43:              return this.subCategories[index];

44:          }

45:

46:          public int Count

47:          {

48:              get

49:              {

50:                  return this.subCategories.Count;

51:              }

52:          }

53:      }

54:  }

55:

4、添加一个表示报告的实体类Report。

 1:  using System;

2:

 3:  namespace DesignPatterns.Composite

 4:  {

 5:      /// <summary>

 6:      /// 报告实体类

 7:      /// </summary>

 8:      public class Report

 9:      {

10:          public Report()

11:          {

12:              //每次生成GUID对象的hash码做种子，生成随机数

13:              Random r = new Random(Guid.NewGuid().GetHashCode());

14:              this.Id = r.Next(1, 999999);

15:          }

16:

17:          //报告ID

18:          public int Id { get; set; }

19:      }

20:  }

21:

5、客户端代码。

 1:  using System;

2:

 3:  namespace DesignPatterns.Composite

 4:  {

 5:      class Program

 6:      {

 7:          static void Main(string[] args)

 8:          {

 9:              //组合过程

10:              ICategory root = new CategoryGroup("全部报告");

11:              ICategory macro = new Category("宏观研究");

12:              ICategory industry = new CategoryGroup("行业研究");

13:              ICategory agriculture = new Category("农业");

14:              ICategory finance = new Category("金融业");

15:              industry.AddSubCategory(agriculture);

16:              industry.AddSubCategory(finance);

17:              root.AddSubCategory(macro);

18:              root.AddSubCategory(industry);

19:

20:              //根节点、分支节点、叶节点的使用完成一致。

21:              DisplayReports(root);

22:              DisplayReports(industry);

23:              DisplayReports(agriculture);

24:

25:              Console.WriteLine("按任意键结束...");

26:              Console.ReadKey();

27:          }

28:

29:          //输出

30:          private static void DisplayReports(ICategory category)

31:          {

32:              Console.WriteLine(category.Name + ":");

33:              foreach (var r in category.GetReports())

34:              {

35:                  Console.WriteLine(r.Id);

36:              }

37:              Console.WriteLine("===============================");

38:          }

39:      }

40:  }

41:

6、运行，查询结果。