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C# 设计模式（结构型模式）：组合模式

article 2025/1/7 3:28:02

C# 设计模式（结构型模式）：组合模式

在软件设计中，有时我们需要处理的是一组对象，而这些对象既可以是单独的元素，也可以是由多个子元素组成的复合体。这时，组合模式（Composite Pattern）便能提供帮助。它允许客户端将单个对象和对象集合统一对待，从而简化了树形结构的管理。

1. 组合模式的定义

组合模式是一个结构型设计模式，主要用于将多个对象组合成树形结构，以表示“部分-整体”的层次关系。通过组合模式，客户端可以以一致的方式对待单个对象和对象集合，而无需关心它们的具体结构。这使得客户端的代码更加简洁和易于维护。

2. 组合模式的结构

组合模式通常由以下几个部分组成：

Component（组件接口）：定义了叶子节点和组合节点的公共接口，通常包含一些通用的操作方法。
Leaf（叶子节点）：表示树形结构中的叶子节点，它是没有子节点的最基本单元。
Composite（组合节点）：表示树形结构中的非叶子节点，它可以包含子节点，可以是其他的组合节点或者叶子节点。
Client（客户端）：调用组合模式接口的客户端，它无需知道节点是单一对象还是组合对象。

3. 组合模式的应用场景

组合模式适用于以下几种场景：

当你需要表示对象的“部分-整体”层次结构时。
当客户端需要统一对待单个对象和对象集合时。
当树形结构的元素和子元素的处理方式相同，可以用组合模式统一处理。

4. C# 实现组合模式

假设我们要设计一个公司组织结构系统，其中包括了员工（叶子节点）和部门（组合节点）。每个部门可以包含多个员工，或者其他的子部门。我们希望能够统一管理员工和部门，无论它们是单独的员工还是子部门。

using System;
using System.Collections.Generic;

// 组件接口
public interface IEmployee
{
    void ShowDetails();
}

// 叶子节点：员工
public class Employee : IEmployee
{
    private string name;
    private string position;

    public Employee(string name, string position)
    {
        this.name = name;
        this.position = position;
    }

    public void ShowDetails()
    {
        Console.WriteLine($"{name} - {position}");
    }
}

// 组合节点：部门
public class Department : IEmployee
{
    private string departmentName;
    private List<IEmployee> employees = new List<IEmployee>();

    public Department(string departmentName)
    {
        this.departmentName = departmentName;
    }

    public void AddEmployee(IEmployee employee)
    {
        employees.Add(employee);
    }

    public void RemoveEmployee(IEmployee employee)
    {
        employees.Remove(employee);
    }

    public void ShowDetails()
    {
        Console.WriteLine($"Department: {departmentName}");
        foreach (var employee in employees)
        {
            employee.ShowDetails();
        }
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建员工
        IEmployee emp1 = new Employee("Alice", "Developer");
        IEmployee emp2 = new Employee("Bob", "Tester");

        // 创建部门
        Department techDept = new Department("Technology");
        techDept.AddEmployee(emp1);
        techDept.AddEmployee(emp2);

        // 创建更多员工
        IEmployee emp3 = new Employee("Charlie", "Developer");
        IEmployee emp4 = new Employee("David", "Manager");

        // 创建另一个部门
        Department hrDept = new Department("HR");
        hrDept.AddEmployee(emp3);
        hrDept.AddEmployee(emp4);

        // 创建总公司
        Department company = new Department("MyCompany");
        company.AddEmployee(techDept);
        company.AddEmployee(hrDept);

        // 显示公司所有信息
        company.ShowDetails();
    }
}