C#面向对象设计模式纵横谈笔记9 Composite 组合（结构型模式）

2023年4月16日下午10:50 • 设计模式

对象容器的问题

在面向对象系统中，我们常会遇到一类具有“容器”特征的对象——即它们在充当对象的同时，又是其他对象的容器。

public class SingleBox: IBox
{
　　public void process() { ……}
}
public class ContainerBox :IBox
{
　　public void process(){……}
　　public ArrayList getBoxes(){……}
}

如果我们要对这样的对象容器进行处理：

（客户程序，它必须知道ContainerBox的内部结构。此段客户代码与对象结构代码耦合度太紧，最好是依赖抽象接口的，如：依赖IBox接口。）

IBox box=Factory.GetBox(); 
if (box is ContainerBox)
{
　　box.process(); 
　　ArrayList list= ((ContrainerBox) box).GetBoxes(); 
　　…… // 将面临比较复杂的递归处理
}
else if( box is SingleBox)
{
　　box.process();
}

动机（Motivation）

上述描述的问题根源在于：客户代码过多地依赖于对象容器复杂的内部实现结构，对象容器内部实现结构（而非抽象接口）的变化将引起客户代码的频繁变化，带来了代码的维护性、扩展性等弊端。

如何将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦？让对象容器自己来实现自身的复杂结构，从而使得客户代码就像处理简单对象一样来处理复杂的对象容器？

意图（Intent）

将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。　—— 《设计模式》GoF

例说Composite应用 Codes in .NET

    public interface IBox
    {
void Process();
void Add(IBox box);
void Remove(IBox box);
    }

2)单个的对象

    public class SingleBox : IBox
    {
public void Process()
        { 
// 1. Do Process for myself
// ......
        }

public void Add(IBox box)
        {
throw new UnSuporttedException();
        }

public void Remove(IBox box)
        {
throw new UnSuporttedException();
        }
    }

3)盒子对象容器

    public class ContailerBox : IBox
    {
        ArrayList list;

public void Add(IBox box)
        {
if (list == null)
            {
                list = new ArrayList();
            }
            list.Add(box);
        }
public void Remove(IBox box)
        {
if (list == null)
            {
throw new ArgumentNullException();
            }
            list.Remove(box);
        }
public void Process()
        {
//1.Do Something for myself

//2.Do Process for the box in the list
            if (list != null)
            {
foreach (IBox item in list)
                {
                    item.Process();
                }
            }
        }
public IList GetBoxes()
        {
return list;
        }
    }

结构（Structure）

C#面向对象设计模式纵横谈笔记9 Composite 组合（结构型模式）

Composite模式的几个要点

1）Composite模式采用树形结构来实现普遍存在的对象容器，从而将“一对多”的关系转化为“一对一”的关系，使得客户代码可以一致地处理对象和对象容器，无需关心处理的是单个的对象，还是组合的对象容器。

2）将“客户代码与复杂的对象容器结构”解耦是Composite模式的核心思想，解耦之后，客户代码将与纯粹的抽象接口——而非对象容器的复内部实现结构——发生依赖关系，从而更能“应对变化”。

3）Composite模式中，是将“Add和Remove等和对象容器相关的方法”定义在“表示抽象对象的Component类”中，还是将其定义在“表示对象容器的Composite类”中，是一个关乎“透明性”和“安全性”的两难问题，需要仔细权衡。这里有可能违背面向对象的“单一职责原则”，但是对于这种特殊结构，这又是必须付出的代价。ASP.NET控件的实现在这方面为我们提供了一个很好的示范。

4）Composite模式在具体实现中，可以让父对象中的子对象反向追溯；如果父对象有频繁的遍历需求，可使用缓存技巧来改善效率。

.NET框架中的Composite应用 ——ASP.NET控件结构分析

　　 public class _NetClass
    {
public void Test()
        {
            Panel pnl = new Panel();
            Button btn = new Button();

//Controls 是一个Control的集合，相当于上面IBox接口里面的一个属性。
//.Net 将所有控件都可以当做是容器。根据这个属性是否为null判断是不是包含子对象。
            pnl.Controls.Add(btn);
        }
    }