剖析设计模式编程中C#对于组合模式的运用

一、引言
在软件开发过程中，我们经常会遇到处理简单对象和复合对象的情况，例如对操作系统中目录的处理就是这样的一个例子，因为目录可以包括单独的文件，也可以包括文件夹，文件夹又是由文件组成的，由于简单对象和复合对象在功能上区别，导致在操作过程中必须区分简单对象和复合对象，这样就会导致客户调用带来不必要的麻烦，然而作为客户，它们希望能够始终一致地对待简单对象和复合对象。然而组合模式就是解决这样的问题。下面让我们看看组合模式是怎样解决这个问题的。

二、组合模式的详细介绍
2.1 组合模式的定义
组合模式允许你将对象组合成树形结构来表现”部分-整体“的层次结构，使得客户以一致的方式处理单个对象以及对象的组合。下面我们用绘制的例子来详细介绍组合模式，图形可以由一些基本图形元素组成（如直线，圆等），也可以由一些复杂图形组成（由基本图形元素组合而成），为了使客户对基本图形和复杂图形的调用保持一致，我们使用组合模式来达到整个目的。

组合模式实现的最关键的地方是——简单对象和复合对象必须实现相同的接口。这就是组合模式能够将组合对象和简单对象进行一致处理的原因。

2.2 组合模式的实现
举例：
家族谱的编写：
男性：可传宗接代，也有权利把一些人剔除族谱。
女性：记录到家谱中，但不能传宗接代。

理解：每一个小家庭中，爸爸妈妈和我，都是爸爸做主，可踢出我跟妈妈中的任何一个，也可增加任何一个。组件模式中的组件可以是单独一个对象组成，也可以是多个组件组成（一个家庭，甚至一个家庭的多级延续）；
类图：

族员共性代码：

  //// 

  /// //族人 抽象出来的族人共性
  /// 
  public abstract class Father
  {
    //族人的姓名
    protected string name = string.Empty;
    public string Name
    {
      get
      {
        return name;
      }
    }

    //增加后代
    public abstract void Add(Father boy);
    //逐出家谱
    public abstract void Remove(Father boy);

    //定义所有族人，做个简介
    public abstract void Intro();
  }家族成员代码


 //男性后代
  public class Boy : Father
  {
    //构造函数
    public Boy() { }
    public Boy(string Name)
    {
      this.name = Name;
    }

    List myFamily = new List();

    //自我简介
    public override void Intro()
    {
      Console.WriteLine("我是:{0};", Name);
      foreach (Father f in myFamily)
      {
        f.Intro();
      }
    }

    //增加后代
    public override void Add(Father boy)
    {
      myFamily.Add(boy);
    }

    //逐出家谱
    public override void Remove(Father boy)
    {
      myFamily.Remove(boy);
    }
  }

  //女性后代 
  public class Gril : Father
  {
    //构造函数
    public Gril() { }
    public Gril(string Name)
    {
      this.name = Name;
    }
    //自我简介
    public override void Intro()
    {
      Console.WriteLine("我是:{0};", Name);
    }
    //不能添加
    public override void Add(Father store)
    {
      throw new NotImplementedException();
    }
    //不能删除
    public override void Remove(Father store)
    {
      throw new NotImplementedException();
    }
  }客户端代码：


    public static void Main()
    {
      //爷爷取老婆
      Boy yeye = new Boy("爷爷");
      Gril nainai = new Gril("奶奶");
      yeye.Add(nainai);

      //爷爷要孩子
      Boy baba = new Boy("爸爸");
      Gril gugu = new Gril("姑姑");      
      yeye.Add(gugu);
      yeye.Add(baba);

      //爸爸要我
      Boy me = new Boy("me");
      baba.Add(me);

      //我要孩子
      Boy son = new Boy("son");
      me.Add(son);

      //爷爷的大家庭，族谱做介绍
      yeye.Intro();

      Console.Read();
    }

2.3组合模式的类图
看完了上面，让我们具体看看组合模式的类图来理清楚组合模式中类之间的关系。
透明式的组合模式类图：

安全式组合模式的类图：

组合模式中涉及到三个角色：

• 抽象构件（Component）角色：这是一个抽象角色，上面实现中Graphics充当这个角色，它给参加组合的对象定义出了公共的接口及默认行为，可以用来管理所有的子对象（在透明式的组合模式是这样的）。在安全式的组合模式里，构件角色并不定义出管理子对象的方法，这一定义由树枝结构对象给出。
• 树叶构件（Leaf）角色：树叶对象时没有下级子对象的对象，上面实现中Line和Circle充当这个角色，定义出参加组合的原始对象的行为
• 树枝构件（Composite）角色：代表参加组合的有下级子对象的对象，上面实现中ComplexGraphics充当这个角色，树枝对象给出所有管理子对象的方法实现，如Add、Remove等。

三、组合模式的优缺点
优点：

组合模式使得客户端代码可以一致地处理对象和对象容器，无需关系处理的单个对象，还是组合的对象容器。
将”客户代码与复杂的对象容器结构“解耦。
可以更容易地往组合对象中加入新的构件。
缺点：使得设计更加复杂。客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系。（这个是几乎所有设计模式所面临的问题）。

注意的问题：

有时候系统需要遍历一个树枝结构的子构件很多次，这时候可以考虑把遍历子构件的结构存储在父构件里面作为缓存。
客户端尽量不要直接调用树叶类中的方法（在我上面实现就是这样的，创建的是一个树枝的具体对象，应该使用GraphicscomplexGraphics = new ComplexGraphics("一个复杂图形和两条线段组成的复杂图形");），而是借用其父类（Graphics）的多态性完成调用，这样可以增加代码的复用性。
四、组合模式的使用场景
在以下情况下应该考虑使用组合模式：

• 需要表示一个对象整体或部分的层次结构。
• 希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

五、组合模式在.NET中的应用

组合模式在.NET 中最典型的应用就是应用与WinForms和Web的开发中，在.NET类库中，都为这两个平台提供了很多现有的控件，然而System.Windows.Forms.dll中System.Windows.Forms.Control类就应用了组合模式，因为控件包括Label、TextBox等这样的简单控件，同时也包括GroupBox、DataGrid这样复合的控件，每个控件都需要调用OnPaint方法来进行控件显示，为了表示这种对象之间整体与部分的层次结构，微软把Control类的实现应用了组合模式（确切地说应用了透明式的组合模式）。

六、总结
到这里组合模式的介绍就结束了，组合模式解耦了客户程序与复杂元素内部结构，从而使客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素。