摘要

组合模式是一种结构型设计模式，它允许你将对象组合成树形结构来表现整体/部分的层次结构。组合模式使得客户端可以统一对待单个对象和组合对象。

正文

组合模式的关键角色

• Component：这是组合中对象声明接口的抽象类，在适当的情况下，实现所有类共有接口的默认行为。它声明了一个接口用于访问和管理子部件。
• Leaf：在组合中表示叶节点对象，叶节点没有子节点。
• Composite：定义有子部件的那些部件的行为，存储子部件，并在Component接口中实现与子部件有关的操作。

组合模式的优点

• 简化客户端代码，因为它可以一致地对待单个对象和组合对象。
• 更容易增加新类型的组件，因为你不需要改变现有的代码。

组合模式的缺点

• 设计上可能会更加复杂，因为你需要创建一个共同的接口和一个抽象类，这些类的层次结构可以变得非常深和复杂。
• 在组合模式中，设计初期需要仔细考虑系统的结构，以支持未来的变化。

示例：文件系统的表示

让我们通过一个例子来理解组合模式，我们将创建一个简单的文件系统表示，其中每个目录可以包含其他目录或文件。

首先，我们定义组件接口：

C#
// 组件接口
public abstract class FileSystemComponent
{
    protected string name;

    public FileSystemComponent(string name)
    {
        this.name = name;
    }

    public abstract void Add(FileSystemComponent component);
    public abstract void Remove(FileSystemComponent component);
    public abstract void Display(int depth);
}

接下来，我们实现叶节点，即文件：

C#
// 叶节点
public class File : FileSystemComponent
{
    public File(string name) : base(name) { }

    // 叶节点没有子部件，所以Add和Remove方法可以提供默认实现
    public override void Add(FileSystemComponent component)
    {
        throw new NotImplementedException("Cannot add to a file.");
    }

    public override void Remove(FileSystemComponent component)
    {
        throw new NotImplementedException("Cannot remove from a file.");
    }

    // 显示文件名称，带有深度缩进
    public override void Display(int depth)
    {
        Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);
    }
}

然后，我们实现复合节点，即目录：

C#
// 复合节点
public class Directory : FileSystemComponent
{
    private List<FileSystemComponent> components = new List<FileSystemComponent>();

    public Directory(string name) : base(name) { }

    // 添加子部件
    public override void Add(FileSystemComponent component)
    {
        components.Add(component);
    }

    // 移除子部件
    public override void Remove(FileSystemComponent component)
    {
        components.Remove(component);
    }

    // 显示目录及其子部件，带有深度缩进
    public override void Display(int depth)
    {
        Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);

        // 递归显示子部件
        foreach (var component in components)
        {
            component.Display(depth + 2);
        }
    }
}

现在，我们可以构建一个文件系统的层次结构，并显示它：

C#
static void Main(string[] args)
{
    // 创建根目录
    Directory rootDirectory = new Directory("Root");

    // 创建文件
    File file1 = new File("File1.txt");
    File file2 = new File("File2.docx");

    // 将文件添加到根目录
    rootDirectory.Add(file1);
    rootDirectory.Add(file2);

    // 创建子目录
    Directory subDirectory = new Directory("SubDirectory");

    // 创建文件并添加到子目录
    File file3 = new File("File3.pdf");
    subDirectory.Add(file3);

    // 将子目录添加到根目录
    rootDirectory.Add(subDirectory);

    // 显示文件系统结构
    rootDirectory.Display(1);
}

组合模式在C#中的应用非常广泛，例如在UI组件中，一个窗口可以包含面板，面板又可以包含按钮、文本框等控件，每个控件都可以是一个叶节点或者一个包含其他控件的复合节点。这种结构使得我们可以统一处理单个控件和组合控件，从而简化了UI的管理和操作。