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99、23种设计模式之组合模式（8/23）

java 2025/9/2 7:25:44

组合模式（Composite Pattern）作为23种经典设计模式之一，属于结构型模式，其核心价值在于统一处理树形结构中的单个对象与组合对象，通过定义一致的接口，使客户端无需区分操作的是叶子节点还是分支节点。

一、组合模式的核心概念

1.适用场景

需要表示“部分-整体”层次结构（如文件系统、UI组件、组织架构）。
希望客户端统一处理单个对象和组合对象，避免冗余的条件判断。
支持递归操作（如遍历树形结构）。

2.核心角色

Component（抽象组件）：定义叶子节点和分支节点的公共接口，声明管理子节点的方法（如Add、Remove）。
Leaf（叶子节点）：表示单个对象，无子节点，实现Component接口但抛出异常或空实现管理子节点的方法。
Composite（分支节点）：包含子节点（叶子或分支），实现Component接口并管理子节点的增删查。

二、C#实现方式

组合模式在C#中有两种典型实现方式，各有优缺点：

1. 透明式组合模式

特点：在Component抽象类中声明所有管理子节点的方法（如Add、Remove），叶子节点和分支节点均实现这些方法（叶子节点抛出异常）。
优点：客户端可一致处理所有节点，无需区分类型。
缺点：叶子节点实现无意义的方法，可能引发运行时异常。

// 抽象组件
public abstract class Component
{public string Name { get; set; }public abstract void Add(Component component);public abstract void Remove(Component component);public abstract void Display(int depth);
}// 叶子节点
public class Leaf : Component
{public Leaf(string name) => Name = name;public override void Add(Component component) => throw new InvalidOperationException("Leaf cannot add components.");public override void Remove(Component component) => throw new InvalidOperationException("Leaf cannot remove components.");public override void Display(int depth) => Console.WriteLine($"{new string('-', depth)}{Name}");
}// 分支节点
public class Composite : Component
{private List<Component> _children = new List<Component>();public Composite(string name) => Name = name;public override void Add(Component component) => _children.Add(component);public override void Remove(Component component) => _children.Remove(component);public override void Display(int depth){Console.WriteLine($"{new string('-', depth)}{Name}");foreach (var child in _children) child.Display(depth + 2);}
}// 客户端代码
var root = new Composite("Root");
root.Add(new Leaf("Leaf A"));
root.Add(new Leaf("Leaf B"));
var composite = new Composite("Composite X");
composite.Add(new Leaf("Leaf XA"));
root.Add(composite);
root.Display(1);

2. 安全式组合模式

特点：Component仅声明通用方法（如Display），管理子节点的方法（如Add、Remove）仅在Composite中定义。
优点：避免叶子节点实现无意义方法，类型安全。
缺点：客户端需区分节点类型，破坏透明性。

// 抽象组件（仅声明通用方法）
public abstract class Component
{public string Name { get; set; }public abstract void Display(int depth);
}// 叶子节点
public class Leaf : Component
{public Leaf(string name) => Name = name;public override void Display(int depth) => Console.WriteLine($"{new string('-', depth)}{Name}");
}// 分支节点（声明管理子节点的方法）
public class Composite : Component
{private List<Component> _children = new List<Component>();public Composite(string name) => Name = name;public void Add(Component component) => _children.Add(component);public void Remove(Component component) => _children.Remove(component);public override void Display(int depth){Console.WriteLine($"{new string('-', depth)}{Name}");foreach (var child in _children) child.Display(depth + 2);}
}// 客户端需区分类型调用方法
var composite = new Composite("Composite");
composite.Add(new Leaf("Leaf")); // 合法
var leaf = new Leaf("Leaf");
leaf.Add(new Leaf("Leaf"));     // 编译错误（类型安全）