意圖
將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。Composite模式使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。
場景
我們知道，一個網絡游戲通常會有多個游戲大區。每一個游戲大區會有很多游戲服務器（一個游戲大區就是一組游戲服務器）。每一個游戲服務器上會有不同的服務（可以是多個服務）。這是一個明顯的部分-整體關系，假設我們現在需要制作一個服務器管理工具，用於顯示所有大區、服務器以及服務的信息，並且能開啟這些服務（可以是單獨開啟一個服務，也可以是開啟整個服務器上的所有服務，也可以是開啟整個大區的所有服務）。
可以看到，游戲服務器和游戲大區都是一個組合對象，而游戲服務是最底層的節點。客戶端在開啟一個游戲大區服務的時候，必須和游戲服務器以及游戲服務進行依賴，而在開啟游戲服務器上所有服務的時候，必須和游戲服務進行依賴。試想一下，如果一個公司的總裁在管理上不但需要和各總監以及經理進行溝通，還有和底層的員工溝通，那麼總裁是不是會太忙碌了一點？由此，我們引入組合模式，使組合對象和單個對象具有一樣的表現形式。
示例代碼
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace CompositeExample
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Element server1 = new GameServer("GS1", "192.168.0.1");
server1.Add(new GameService("Lobby1", 1, "S5Lobby1"));
server1.Add(new GameService("Gate1", 2, "S5Gate1"));
server1.Add(new GameService("DataExchange1", 3, "S5DataExchange1"));
server1.Add(new GameService("Rank1", 4, "S5Rank1"));
server1.Add(new GameService("Log1", 5, "S5Log1"));
Element server2 = new GameServer("GS2", "192.168.0.2");
server2.Add(new GameService("Lobby2", 1, "S5Lobby2"));
server2.Add(new GameService("Gate2", 2, "S5Gate2"));
server2.Add(new GameService("DataExchange2", 3, "S5DataExchange1"));
server2.Add(new GameService("Rank2", 4, "S5Rank2"));
server2.Add(new GameService("Log2", 5, "S5Log2"));
Element area = new GameArea("電信區");
area.Add(server1);
area.Add(server2);
area.Display();
area.Start();
area.Stop();
}
}
abstract class Element
{
protected string name;
public Element(string name)
{
this.name = name;
}
public abstract void Add(Element element);
public abstract void Remove(Element element);
public abstract void Display();
public abstract void Start();
public abstract void Stop();
}
class GameService : Element, IComparable<GameService>
{
private int serviceType;
private string serviceName;
public GameService(string name, int serviceType, string serviceName)
: base (name)
{
this.serviceName = serviceName;
this.serviceType = serviceType;
}
public override void Add(Element element)
{
throw new ApplicationException("xxx");
}
public override void Remove(Element element)
{
throw new ApplicationException("xxx");
}
public override void Display()
{
Console.WriteLine(string.Format("name:{0},serviceType:{1},serviceName:{2}", name, serviceType, serviceName));
}
public override void Start()
{
Console.WriteLine(string.Format("{0} started", name));
}
public override void Stop()
{
Console.WriteLine(string.Format("{0} stopped", name));
}
public int CompareTo(GameService other)
{
return other.serviceType.CompareTo(serviceType);
}
}
class GameServer : Element
{
private string serverIP;
private List<GameService> serviceList = new List<GameService>();
public GameServer(string name, string serverIP)
: base(name)
{
this.serverIP = serverIP;
}
public override void Add(Element element)
{
serviceList.Add((GameService)element);
}
public override void Remove(Element element)
{
serviceList.Remove((GameService)element);
}
public override void Display()
{
Console.WriteLine(string.Format("{0}{1}({2}){3}", new string('+', 10), name, serverIP, new string('+', 10)));
foreach (Element element in serviceList)
{
element.Display();
}
}
public override void Start()
{
serviceList.Sort();
Console.WriteLine("=============Starting the whole " + name + "=============");
for (int i = 0; i < serviceList.Count; i++ )
{
serviceList[i].Start();
}
Console.WriteLine("=============The whole " + name + " started=============");
}
public override void Stop()
{
Console.WriteLine("=============Stopping the whole " + name + "=============");
for (int i = serviceList.Count -1; i >= 0; i--)
{
serviceList[i].Stop();
}
Console.WriteLine("=============The whole " + name + " stopped=============");
}
}
class GameArea : Element
{
private List<GameServer> serverList = new List<GameServer>();
public GameArea(string name)
: base(name) { }
public override void Add(Element element)
{
serverList.Add((GameServer)element);
}
public override void Remove(Element element)
{
serverList.Remove((GameServer)element);
}
public override void Display()
{
Console.WriteLine(new string('=',20));
Console.WriteLine(" " + name);
Console.WriteLine(new string('=', 20));
foreach (Element element in serverList)
{
element.Display();
}
}
public override void Start()
{
Console.WriteLine("=============Starting the whole " + name + "=============");
foreach (Element element in serverList)
{
element.Start();
}
Console.WriteLine("=============The whole " + name + " started=============");
}
public override void Stop()
{
Console.WriteLine("=============Stopping the whole " + name + "=============");
foreach (Element element in serverList)
{
element.Stop();
}
Console.WriteLine("=============The whole " + name + " stopped=============");
}
}
}
代碼執行結果如下圖：
代碼說明
l Element類型就是抽象構件的角色，它給組合對象以及單個對象提供了一個一致的接口，使得它們都能有一致的行為。
l 這裡就出現一個問題，組合對象需要通過Add和Remove方法來為其添加子節點，而最底層的樹葉構件下並沒有任何子節點，在接口中定義這些操作子節點方法的方式叫做透明方式的合成模式，缺點就是不夠安全，容易在運行時出現異常。如果把這些操作子節點的方法定義從抽象構件中刪除，由各樹枝構件來實現的話，就是安全方式的合成模式，缺點也就是不夠透明。具體怎麼做還要根據自己的需求。
l GameService當然就是樹葉構件，如果調用它的Add以及Remove方法會拋出一個異常。當然，你也可以以其它方式來記錄這種邏輯錯誤。
l GameServer是一個樹枝構件。一個游戲服務器上會有多個游戲服務。這裡注意到一點，在開啟服務器上所有服務的時候，我們對服務進行了排序，排序是按照服務的類型進行的。然後，我們按照服務類型從大到小的次序開啟了服務。一般一個網絡游戲的服務會有很多種，而這些服務的開啟是有先後次序的，先開記錄日志的服務、排名服務、再開數據交換的服務、最後才是大廳服務等。我們不可能讓用戶進入大廳的時候沒有地方寫數據和日志吧。開啟服務是按照次序的，那麼關閉服務也就是按照相反的次序了。
l 從上面這點，我們就可以看到組合模式的好處了，樹枝構件在管理樹葉構件的時候通常還會有一些邏輯，不會是簡單的增加和刪除操作。如果這些工作交給客戶端去做的話，就太不合理了。
l 最上層的樹枝構件就是GameArea類型。它並沒有什麼特殊的地方。
何時采用
l 從代碼角度來說，如果類型之間組成了層次結構，你希望使用統一的接口來管理每一個層次的類型的時候。
l 從應用角度來說，如果你希望把一對多的關系轉化為一對一的關系的時候。
實現要點
l 使用透明模式還是安全模式根據自己的需要定。
l 在某些情況下，樹葉構件可以訪問樹枝構件獲取一些信息。
l 如果樹葉構件數量比較多，樹枝構件頻繁遍歷子節點的話可以考慮進行緩存。
l 既然所有對象有了統一的接口，客戶端應該針對抽象構件進行編程。
注意事項
l 無
