温故而知新:设计模式之组合模式(Composite)

场景:

如果想模拟windows的开始菜单，分析一下会发现里面的菜单项：有些有子菜单，有些则没有；因此大体可以将菜单类分为二类，设计代码如下:

/// <summary>
    /// 菜单的显示接口
    /// </summary>
    public interface IMenu
    {
        void Show();
    }

    /// <summary>
    /// 菜单基类
    /// </summary>
    public class MenuBase
    {
        public string MenuName { set; get; }
    }

    /// <summary>
    /// 有子菜单的菜单类
    /// </summary>
    public class Menu : MenuBase, IMenu
    {
        public void Show()
        {
            Console.WriteLine(MenuName);
        }

        private IList<IMenu> _children;

        public IList<IMenu> Children
        {
            get
            {
                if (_children == null)
                {
                    _children = new List<IMenu>();
                }
                return _children;
            }
        }
    }

    /// <summary>
    /// 无子菜单的菜单类(即最底级菜单)
    /// </summary>
    public class SingleMenu : MenuBase, IMenu
    {
        public void Show()
        {
            Console.WriteLine( MenuName);
        }
    }

客户端示例调用如下:

class Program
    {
        //客户程序
        static void Main(string[] args)
        {
            Menu menuContainer = new Menu() { MenuName = "开始" };
            SingleMenu menuShutdown = new SingleMenu() { MenuName = "\t关机" };
            Menu menuProgram = new Menu() { MenuName = "\t程序" };
            SingleMenu menuStartUp = new SingleMenu() { MenuName = "\t\t启动" };

            menuProgram.Children.Add(menuStartUp);
            menuContainer.Children.Add(menuProgram);
            menuContainer.Children.Add(menuShutdown);

            menuContainer.Show();
            foreach (IMenu item in menuContainer.Children)
            {
                if (item is SingleMenu)
                {
                    item.Show();
                }
                else if (item is Menu)
                {
                    ShowAllSubMenu(item);
                }
            }
            Console.ReadLine();
        }


        /// <summary>
        /// 客户端调用的递归Show程序
        /// </summary>
        /// <param name="menu"></param>
        static void ShowAllSubMenu(IMenu menu)
        {
            if (menu is SingleMenu)
            {
                menu.Show();
            }
            else if (menu is Menu)
            {
                menu.Show();
                IList<IMenu> children = (menu as Menu).Children;
                foreach (IMenu i in children)
                {
                    ShowAllSubMenu(i);
                }
                
            }
        }
    }

从功能正确性上讲，上面的示意代码并无大错，但是如果从客户程序上考虑，却发现这样并非最佳实践:客户程序依赖了太多的Menu类细节，客户程序在树型菜单创建完成后，最关心的莫过于如何把菜单完整的显示出来，但上面的代码中为了达到这个目的，却不得不知道子菜单的内部实现（通过Children和类型判断），如果以后菜单类升级，修改了内部构造（比如将Children改成GetChildren），客户程序将被迫重新修改，这时候组合(Composite)模式就派上用场了。

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace composite
{
    class Program
    {
        //客户程序
        static void Main(string[] args)
        {
            IMenu menuContainer = new Menu() { MenuName = "开始" };
            IMenu menuShutdown = new SingleMenu() { MenuName = "\t关机" };
            IMenu menuProgram = new Menu() { MenuName = "\t程序" };
            IMenu menuStartUp = new SingleMenu() { MenuName = "\t\t启动" };

            menuProgram.Add(menuStartUp);
            menuContainer.Add(menuProgram);
            menuContainer.Add(menuShutdown);

            menuContainer.Show();           
            
            Console.ReadLine();
        }
       
    }

    /// <summary>
    /// 菜单的显示接口
    /// </summary>
    public interface IMenu 
    {
        void Show();
        void Add(IMenu menu);
        void Remove(IMenu menu);
    }

    /// <summary>
    /// 菜单基类
    /// </summary>
    public abstract class MenuBase 
    {
        public string MenuName { set; get; }
        protected IList<IMenu> Children;   
    }

    /// <summary>
    /// 有子菜单的菜单类
    /// </summary>
    public class Menu : MenuBase,IMenu
    {        

        public void Show()        
        {            
            ShowAllSubMenu(this);
        }

        public void ShowAllSubMenu(IMenu menu)
        {
            if (menu is SingleMenu)
            {
                menu.Show();
            }
            else if (menu is Menu)
            {
                Console.WriteLine((menu as Menu).MenuName);
                IList<IMenu> children = (menu as Menu).Children;
                foreach (IMenu i in children)
                {
                    ShowAllSubMenu(i);
                }                
            }
        }
        

        public void Add(IMenu menu)
        {
            if (Children == null) { Children = new List<IMenu>(); }

            Children.Add(menu);
        }

        public void Remove(IMenu menu)
        {
            if (Children == null) { Children = new List<IMenu>(); }

            Children.Add(menu);
        }
       
    }

    /// <summary>
    /// 无子菜单的菜单类(即最底级菜单)
    /// </summary>
    public class SingleMenu :MenuBase, IMenu 
    {
        public void Show()
        {
            Console.WriteLine( MenuName);           
        }

        public void Add(IMenu menu)
        {
            throw new Exception("最底层菜单无法Add子元素!");
        }

        public void Remove(IMenu menu) 
        {
            throw new Exception("最底层菜单无法Remove子元素!");
        }
    }
}

最后再来理解Composite的意图可能就更清楚了(摘自terrylee的“.NET设计模式（11）：组合模式（Composite Pattern）"):

概述

组合模式有时候又叫做部分-整体模式，它使我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素,从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解 耦。

意图

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

类图：