C#中的composite模式示例詳解

更新時間：2022年06月20日 08:22:40 作者：老胡寫代碼

Composite組合模式屬于設(shè)計(jì)模式中比較熱門的一個，相信大家對它一定不像對訪問者模式那么陌生，這篇文章主要介紹了C#中的composite模式,需要的朋友可以參考下

寫在前面

Composite組合模式屬于設(shè)計(jì)模式中比較熱門的一個，相信大家對它一定不像對訪問者模式那么陌生，畢竟誰又沒有遇到過樹形結(jié)構(gòu)呢。不過所謂溫故而知新，我們還是從一個例子出發(fā)，起底一下這個模式吧。

一個簡單例子

設(shè)想我們要建立一個公司的人事架構(gòu)，在一個公司里，我們可以簡單地分為兩種員工，一種是經(jīng)理（包括老板），另一種是基層員工，經(jīng)理可以有下屬，而普通員工不行，我們寫出這樣的代碼。

基層員工類

這種員工是最基層的員工，沒有下屬

class BasicLevelEmployee //基層員工
{
    public string ID { get; set; }
    public void ShowStatus(int indent)
    {
        string str = ID;
        str = str.PadLeft(ID.Length + indent, '-');
        Console.WriteLine(str);
    }
}

經(jīng)理類

經(jīng)理可以有下屬，下屬可能是基層員工，也可能是其他經(jīng)理（考慮老板這種情況，無疑其他經(jīng)理也是老板的下屬），因?yàn)楸然鶎訂T工多了下屬，所以也多了一些方法維護(hù)下屬屬性

class Manager //經(jīng)理
{
    public string ID { get; set; }
    public void ShowStatus(int indent) 
    {
        string str = ID;            
        str = str.PadLeft(ID.Length + indent, '-');
        Console.WriteLine(str);
        indent += 4;
        Subordinate.ForEach(s => s.ShowStatus(indent));
        SubordinateManagers.ForEach(m => m.ShowStatus(indent));
    }
    public List<BasicLevelEmployee> Subordinate = new List<BasicLevelEmployee>();
    public List<Manager> SubordinateManagers = new List<Manager>();
    //下面是經(jīng)理所屬的方法
    public void AddSubordinate(BasicLevelEmployee e) { Subordinate.Add(e); }
    public void AddSubordinate(Manager e) { SubordinateManagers.Add(e); }
    public void RemoveSubordinate(BasicLevelEmployee e) { Subordinate.Remove(e); }
    public void RemoveSubordinate(Manager e) { SubordinateManagers.Remove(e); }      
}

公司架構(gòu)類

公司架構(gòu)類非常簡單，只需要掌握最大的BOSS，整個公司人事架構(gòu)都可以順藤摸瓜的展示出來

class CompanyHierachy
{
    public Manager BOSS { get; set; }
    public void ShowStatus()
    {
        BOSS.ShowStatus(0);
    }
}

客戶端代碼

假設(shè)這個公司的結(jié)構(gòu)很單純，除了老板就是開發(fā)部門和財(cái)務(wù)部門，各個部門分設(shè)經(jīng)理是，所以我們寫出代碼如下

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        //老板
        Manager boss = new Manager() { ID = "BOSS" };
        //開發(fā)部門經(jīng)理
        Manager devManager = new Manager() { ID = "Dev Manager" };
        //財(cái)務(wù)部門經(jīng)理
        Manager financeManager = new Manager() { ID = "Finance Manager" };
        //開發(fā)組長
        Manager devLead = new Manager() { ID = "Dev Lead" };
        //測試組長
        Manager qcLead = new Manager() { ID = "QC Lead" };

        boss.AddSubordinate(devManager);
        boss.AddSubordinate(financeManager);
        financeManager.AddSubordinate(new BasicLevelEmployee() { ID = "Purchase" });
        devManager.AddSubordinate(devLead);
        devManager.AddSubordinate(qcLead);
        devLead.AddSubordinate(new BasicLevelEmployee() { ID = "Developer1" });
        devLead.AddSubordinate(new BasicLevelEmployee() { ID = "Developer2" });
        qcLead.AddSubordinate(new BasicLevelEmployee() { ID = "QuanityControl1" });
        qcLead.AddSubordinate(new BasicLevelEmployee() { ID = "QuanityControl2" });
        CompanyHierachy company = new CompanyHierachy() { CEO = boss };
        company.ShowStatus();
    }
}

代碼非常簡單，不需要更多解釋了，運(yùn)行后得到結(jié)果

一切正常，代碼是工作的，公司架構(gòu)建立成功了。

再想一下

但是想想，這樣的代碼真的好嗎？感覺起碼有兩個地方我們可以改進(jìn)。

基層員工和經(jīng)理其實(shí)有太多的共性（屬性和方法），可以利用抽象思維，讓他們繼承自同一種東西嗎？
在經(jīng)理類中我們維護(hù)了多個下屬列表，如果以后再加一個實(shí)習(xí)生，是不是我們又得創(chuàng)建更多的列表？如果我們使用了繼承，這個問題還會存在嗎？

基于此，利用抽象思維讓經(jīng)理和員工繼承自同一個類（雇員）勢在必行。在抽象之后，經(jīng)理類會繼承自雇員并且也內(nèi)含雇員列表，可能第一次見到這種包含自身父類列表的設(shè)計(jì)方式會讓人感覺不習(xí)慣，但不用擔(dān)心，這其實(shí)是一種比較常見的設(shè)計(jì)方式。這種既有繼承也有合成的結(jié)構(gòu)，就是組合模式的精髓。

使用組合模式進(jìn)行重構(gòu)

組合模式屬于結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，它利用類型層級和聚合層級構(gòu)造更大的復(fù)合結(jié)構(gòu)

說的更加直白一點(diǎn)，當(dāng)對象的局部結(jié)構(gòu)和對象自身相同的情況下，我們可以使用繼承加上聚合的方式來組合代碼，比如剛剛提到的例子中，

觀察一下，對于Boss來說，它的局部結(jié)構(gòu)，即DevManager和FinanceManager與它自己的結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？都是樹結(jié)構(gòu)，無非就是根節(jié)點(diǎn)不一樣而已，所以于情于理這一塊可以用繼承加聚合來重構(gòu)
那么心細(xì)的朋友肯定發(fā)現(xiàn)了，有些操作是經(jīng)理類獨(dú)有的，這些操作我們是應(yīng)該抽象到和基層員工共同的父類雇員類嗎？對于這個問題，一般有兩種解決方案

透明型

在此設(shè)計(jì)中，子類方法的并集被提煉到了共有父類，哪怕這些方法對于某些子類根本不需要，這樣的好處是客戶端在使用的時候根本不需要知道對象糾結(jié)是哪個子類，對客戶端透明，所以得名。當(dāng)前設(shè)計(jì)多采用這種。

安全型

安全型設(shè)計(jì)非常保守，只會提煉子類交集的方法到父類，這樣的好處是絕對安全，客戶端絕對不可能在BasicLevelEmployee對象上面調(diào)用AddSubordinate或者RemoveSubordinate。但有時候會面臨向下轉(zhuǎn)型的情況。

重構(gòu)后的代碼（透明型）

抽象出共同父類雇員類，使用透明型，所有的子類方法都提煉到這個類

abstract class Employee
{
    public string ID { get; set; }
    public abstract void ShowStatus(int indent);
    //因?yàn)槭峭该餍?，所以基層員工用不上的方法也會被抽象到父類
    public abstract void AddSubordinate(Employee e);
    public abstract void RemoveSubordinate(Employee e);
}

對于基層員工，如果客戶端無意間調(diào)用了不該使用的方法，這基本是一個明確的、表明客戶端代碼出現(xiàn)了邏輯問題的信號，這種情況直接拋出異常，能更快地暴露出問題

class BasicLevelEmployee : Employee
{
    public override void ShowStatus(int indent)
    {
        string str = ID;
        str = str.PadLeft(ID.Length + indent, '-');
        Console.WriteLine(str);
    }

    public override void AddSubordinate(Employee e)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
    public override void RemoveSubordinate(Employee e)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

在經(jīng)理類中，得益于共有父類Employee，我們可以用一個列表裝下所有的下屬，不論下屬是基層員工，還是經(jīng)理，抑或是未來可能添加的實(shí)習(xí)生。畢竟他們都是雇員嘛

class Manager : Employee
{
    public override void ShowStatus(int indent)
    {
        string str = ID;
        str = str.PadLeft(ID.Length + indent, '-');
        Console.WriteLine(str);
        indent += 4;
        Subordinate.ForEach(s => s.ShowStatus(indent));
    }
    public List<Employee> Subordinate = new List<Employee>();
    //下面是經(jīng)理所屬的方法
    public override void AddSubordinate(Employee e) { Subordinate.Add(e); }
    public override void RemoveSubordinate(Employee e) { Subordinate.Remove(e); }
}

公司架構(gòu)類和客戶端代碼調(diào)用保持不變，運(yùn)行結(jié)果一致，重構(gòu)成功。

可以看到，在使用了組合模式之后，現(xiàn)在的代碼不但消除了冗余（不用再去維護(hù)多個下屬列表），也更具有抵御未來變化的能力，這樣的結(jié)構(gòu)比起原來，當(dāng)然是更加合理的。這就是結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式的用武之地，讓對象的結(jié)構(gòu)更加的合理，更加的易于擴(kuò)展。
這就是關(guān)于Composite組合模式的介紹，鑒于筆者能力有限，如果大家對于這篇文章中所講有其他看法，歡迎留言討論。

到此這篇關(guān)于C#中的composite模式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C# composite模式內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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