.net 有哪些主流的设计模式_「设计模式」组合模式详解

最新推荐文章于 2023-07-02 15:01:50 发布

爱吃面的喵

最新推荐文章于 2023-07-02 15:01:50 发布

阅读量1.7k

点赞数

文章标签： .net 有哪些主流的设计模式

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_42520796/article/details/112143588

版权

本文是《设计模式自习室》系列之一，深入解析组合模式，旨在帮助读者理解如何在.NET环境中运用这一设计模式。文章通过类图、代码实现和使用场景展示组合模式，特别探讨了安全式和透明式合成模式的优缺点，强调在实际开发中透明性合成模式的优势。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

前言

《设计模式自习室》系列，顾名思义，本系列文章带你温习常见的设计模式。主要内容有：

该模式的介绍，包括：引子、意图(大白话解释) 类图、时序图(理论规范)
该模式的代码示例：熟悉该模式的代码长什么样子
该模式的优缺点：模式不是万金油，不可以滥用模式
该模式的应用案例：了解它在哪些重要的源码中被使用

该系列会逐步更新于我的博客和公众号(博客见文章底部)，也希望各位观众老爷能够关注我的个人公众号：后端技术漫谈，不会错过精彩好看的文章。

系列文章回顾

【设计模式自习室】开篇：为什么我们要用设计模式？
【设计模式自习室】建造者模式
【设计模式自习室】原型模式
【设计模式自习室】透彻理解单例模式
【设计模式自习室】理解工厂模式的三种形式
【设计模式自习室】适配器模式
【设计模式自习室】装饰模式
【设计模式自习室】桥接模式 Bridge Pattern：处理多维度变化
【设计模式自习室】门面模式 Facade Pattern
【设计模式自习室】享元模式 Flyweight Pattern：减少对象数量
【设计模式自习室】详解代理模式

结构型——组合模式 Composite

引子

组合模式是为了表示那些层次结构，同时部分和整体也可能是一样的结构，常见的如文件夹或者树。

上图来自：

https://www.cnblogs.com/betterboyz/p/9356458.html

从上图可以看出，文件系统是一个树结构，树上长有节点。树的节点有两种，一种是树枝节点，即目录，有内部树结构，在图中涂有颜色；另一种是文件，即树叶节点，没有内部树结构。

定义

组合模式定义了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合，使得客户在使用的过程中无须进行区分，可以对他们进行一致的处理。

在使用组合模式中需要注意几点也是组合模式最关键的地方：叶子对象和组合对象实现相同的接口。这就是组合模式能够将叶子节点和对象节点进行一致处理的原因。

合成模式的实现根据所实现接口的区别分为两种形式，分别称为安全式和透明式,将在类图一节中详细介绍两种形式。

类图

安全式合成模式

安全模式的合成模式要求管理聚集的方法只出现在树枝构件类中，而不出现在树叶构件类中。

Component 抽象构件：组合中的对象声明接口，在适当的情况下，实现所有类共有接口的默认行为。声明一个接口用于访问和管理Component子部件。
Composite 树枝构件：是组合中的分支节点对象，它有子节点。树枝构件类给出所有的管理子对象的方法，如add()、remove()以及getChild()。
Leaf 树叶构件：叶子对象，叶子结点没有子结点。

透明式合成模式

与安全式的合成模式不同的是，透明式的合成模式要求所有的具体构件类，不论树枝构件还是树叶构件，均符合一个固定接口。

代码实现

安全式合成模式

抽象构件角色类 Component

public interface Component {    /**     * 输出组建自身的名称     */    public void printStruct(String preStr);}

树枝构件角色类 Composite

public class Composite implements Component {    /**     * 用来存储组合对象中包含的子组件对象     */    private List childComponents = new ArrayList();    /**     * 组合对象的名字     */    private String name;    /**     * 构造方法，传入组合对象的名字     * @param name    组合对象的名字     */    public Composite(String name){        this.name = name;    }    /**     * 聚集管理方法，增加一个子构件对象     * @param child 子构件对象     */    public void addChild(Component child){        childComponents.add(child);    }    /**     * 聚集管理方法，删除一个子构件对象     * @param index 子构件对象的下标     */    public void removeChild(int index){        childComponents.remove(index);    }    /**     * 聚集管理方法，返回所有子构件对象     */    public List getChild(){        return childComponents;    }    /**     * 输出对象的自身结构     * @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接空格，实现向后缩进     */    @Override    public void printStruct(String preStr) {        // 先把自己输出        System.out.println(preStr + "+" + this.name);        //如果还包含有子组件，那么就输出这些子组件对象        if(this.childComponents != null){            //添加两个空格，表示向后缩进两个空格            preStr += "  ";            //输出当前对象的子对象            for(Component c : childComponents){                //递归输出每个子对象                c.printStruct(preStr);            }        }    }}

树叶构件角色类 Leaf

public class Leaf implements Component {    /**     * 叶子对象的名字     */    private String name;    /**     * 构造方法，传入叶子对象的名称     * @param name 叶子对象的名字     */    public Leaf(String name){        this.name = name;    }    /**     * 输出叶子对象的结构，叶子对象没有子对象，也就是输出叶子对象的名字     * @param preStr 前缀，主要是按照层级拼接的空格，实现向后缩进     */    @Override    public void printStruct(String preStr) {        // TODO Auto-generated method stub        System.out.println(preStr + "-" + name);    }}

客户端调用：

public class Client {    public static void main(String[]args){        Composite root = new Composite("服装");        Composite c1 = new Composite("男装");        Composite c2 = new Composite("女装");        Leaf leaf1 = new Leaf("衬衫");        Leaf leaf2 = new Leaf("夹克");        Leaf leaf3 = new Leaf("裙子");        Leaf leaf4 = new Leaf("套装");        root.addChild(c1);        root.addChild(c2);        c1.addChild(leaf1);        c1.addChild(leaf2);        c2.addChild(leaf3);        c2.addChild(leaf4);        root.printStruct("");    }}

透明式合成模式

相比上面的安全式只有两处改动:

Composite :implements Conponent改为extends Conponent，其他地方无变化。

public class Composite extends Component {    ...}

Leaf:此类将implements Conponent改为extends Conponent，其他地方无变化。

public class Leaf extends Component {    ...}

客户端调用：

public class Client {    public static void main(String[]args){        Component root = new Composite("服装");        Component c1 = new Composite("男装");        Component c2 = new Composite("女装");        Component leaf1 = new Leaf("衬衫");        Component leaf2 = new Leaf("夹克");        Component leaf3 = new Leaf("裙子");        Component leaf4 = new Leaf("套装");        root.addChild(c1);        root.addChild(c2);        c1.addChild(leaf1);        c1.addChild(leaf2);        c2.addChild(leaf3);        c2.addChild(leaf4);        root.printStruct("");    }}

可以看出，客户端无需再区分操作的是树枝对象(Composite)还是树叶对象(Leaf)了；对于客户端而言，操作的都是Component对象。

使用场景

Java集合中的组合模式

HashMap 提供 putAll 的方法，可以将另一个 Map 对象放入自己的存储空间中，如果有相同的 key 值则会覆盖之前的 key 值所对应的 value 值

public class Test {    public static void main(String[] args) {        Map map1 = new HashMap();        map1.put("aa", 1);        map1.put("bb", 2);        map1.put("cc", 3);        System.out.println("map1: " + map1);        Map map2 = new LinkedMap();        map2.put("cc", 4);        map2.put("dd", 5);        System.out.println("map2: " + map2);        map1.putAll(map2);        System.out.println("map1.putAll(map2): " + map1);    }}

更多应用场景可参考：

https://blog.youkuaiyun.com/wwwdc1012/article/details/82945703

java.awt中的组合模式
Mybatis SqlNode中的组合模式

优缺点

优点

组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码
更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”

缺点

设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系
不容易限制容器中的构件
不容易用继承的方法来增加构件的新功能

两种合成模式：安全性合成模式和透明性合成模式的优劣

安全性合成模式是指：从客户端使用合成模式上看是否更安全，如果是安全的，那么就不会有发生误操作的可能，能访问的方法都是被支持的。
透明性合成模式是指：从客户端使用合成模式上，是否需要区分到底是“树枝对象”还是“树叶对象”。如果是透明的，那就不用区分，对于客户而言，都是Compoent对象，具体的类型对于客户端而言是透明的，是无须关心的。

对于合成模式而言，在安全性和透明性上，会更看重透明性，毕竟合成模式的目的是：让客户端不再区分操作的是树枝对象还是树叶对象，而是以一个统一的方式来操作。

而且对于安全性的实现，需要区分是树枝对象还是树叶对象。有时候，需要将对象进行类型转换，却发现类型信息丢失了，只好强行转换，这种类型转换必然是不够安全的。

因此在使用合成模式的时候，建议多采用透明性的实现方式。　