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.NET中的设计模式三：组合模式 选择自 lane_cn 的 Blog

作者：未知 来源：月光软件站 加入时间：2005-2-28　月光软件站
组合模式（Composite）是一种“结构型”模式（Structural）。结构型模式涉及的对象为两个或两个以上，表示对象之间的活动，与对象的结构有关。

先举一个组合模式的小小例子：

如图：系统中有两种Box：Game Box和Internet Box，客户需要了解者两个类的接口分别进行调用。为了简化客户的工作，创建了XBox类，程序代码如下：

GameBox的代码：

    public class GameBox

    {

        public void PlayGame()

        {

            Console.WriteLine("plaly game");

        }

     }

InternetBox的代码：

    public class InternetBox

    {

        public void ConnectToInternet()

        {          

            Console.WriteLine("connect to internet");

        }

        public void GetMail()

        {          

            Console.WriteLine("check email");

        }

    }

XBox的代码：

    public class XBox

    {

        private GameBox mGameBox=null;

        private InternetBox mInternetBox=null;

 

        public XBox()

        {

            mGameBox = new GameBox();

            mInternetBox = new InternetBox();

        }

        public void PlayGame()

        {

            mGameBox.PlayGame();

        }

        public void ConnectToInternet()

        {

            mInternetBox.ConnectToInternet();

        }

        public void GetMail()

        {

            mInternetBox.GetMail();

        }      

    }

XBox中封装了GameBox和InternetBox的方法，这样，用户面对的情况就大大的简化了，调用的代码如下：

    public class CSComposite

    {

        static void Main (string[] args)

        {

            XBox x = new XBox();

            Console.WriteLine("PlayGame!");

            x.PlayGame();

            Console.WriteLine();

 

            Console.WriteLine("Internet Play Game!");

            x.ConnectToInternet();

            x.PlayGame();

            Console.WriteLine();

 

            Console.WriteLine("E-Mail!");

            x.GetMail();

        }      

    }

可以看见，用户只需要了解XBox的接口就可以了。

组合模式的应用例子

组合模式适用于下面这样的情况：两个或者多个类有相似的形式，或者共同代表某个完整的概念，外界的用户也希望他们合而为一，就可以把这几个类“组合”起来，成为一个新的类，用户只需要调用这个新的类就可以了。

下面举一个例子说明Composite模式的一个实际应用。下面的Class视图：

Employee类是AbstractEmployee接口的一个实现，Boss类是Employee的一个子类，EmpNode是从树视图的TreeNode类继承而来的。我们先看看代码：

AbstractEmployee，这是一个接口，提供下列方法：

public interface AbstractEmployee {

    float getSalary(); //get current salary

    string getName(); //get name

    bool isLeaf(); //true if leaf

    void add(string nm, float salary); //add subordinate

    void add(AbstractEmployee emp); //add subordinate

    IEnumerator getSubordinates(); //get subordinates

    AbstractEmployee getChild(); //get child

    float getSalaries(); //get salaries of all

}

Employee类是AbstractEmployee接口的一个实现

public class Employee :AbstractEmployee {

    protected float salary;

    protected string name;

    protected ArrayList subordinates;

　

    //------

    public Employee(string nm, float salry) {

        subordinates = new ArrayList();

        name = nm;

        salary = salry;

    }

　

    //------

    public float getSalary() {

        return salary;

    }

　

    //------

    public string getName() {

        return name;

    }

　

    //------

    public bool isLeaf() {

        return subordinates.Count == 0;

    }

　

    //------

    public virtual void add(string nm, float salary) {

        throw new Exception("No subordinates in base employee class");

    }

　

    //------

    public virtual void add(AbstractEmployee emp) {

        throw new Exception("No subordinates in base employee class");

    }

　

    //------

    public IEnumerator getSubordinates() {

        return subordinates.GetEnumerator ();

    }

　

    public virtual AbstractEmployee getChild() {

        return null;

    }

　

    //------

    public float getSalaries() {

        float sum;

        AbstractEmployee esub;

        //get the salaries of the boss and subordinates

        sum = getSalary();

        IEnumerator enumSub = subordinates.GetEnumerator() ;

        while (enumSub.MoveNext()) {

            esub = (AbstractEmployee)enumSub.Current;

            sum += esub.getSalaries();

        }

        return sum;

    }

}

从Employee接口和他的一个实现来看，下面很可能要将这个类型的数据组合成一个树的结构。

Boss类是Employee类的派生，他重载了Employee类的add和getChild方法：

public class Boss:Employee

{

    public Boss(string name, float salary):base(name,salary) {

    }

　

    //------

    public Boss(AbstractEmployee emp):base(emp.getName() , emp.getSalary()) {

    }

　

    //------

    public override void add(string nm, float salary) {

        AbstractEmployee emp = new Employee(nm,salary);

        subordinates.Add (emp);

    }

　

    //------

    public override void add(AbstractEmployee emp){

        subordinates.Add(emp);

    }

　

    //------

    public override AbstractEmployee getChild() {

        bool found;

        AbstractEmployee tEmp = null;

        IEnumerator esub ;

　

        if (getName().Equals (getName()))

            return this;

        else {

            found = false;

            esub = subordinates.GetEnumerator ();

            while (! found && esub.MoveNext()) {

                tEmp = (AbstractEmployee)esub.Current;

                found = (tEmp.getName().Equals(name));

                if (! found) {

                    if (! tEmp.isLeaf()) {

                        tEmp = tEmp.getChild();

                        found = (tEmp.getName().Equals(name));

                    }

                }

            }

            if (found)

                return tEmp;

            else

                return new Employee("New person", 0);

        }

    }

}

getChild方法是一个递归调用，如果Child不是Leaf，就继续调用下去。上面几个类表达了一个树的结构，表示出了公司中的领导和雇员的级别关系。

现在我们看一下这个程序需要达到的目标，程序运行后显示下面的界面：

界面上有一个树图，树上显示某公司的人员组织结构，点击这些雇员，会在下面出现这个人的工资。现在程序中有两棵树：一棵是画面上实际的树，另一个是公司中雇员的虚拟的树。画面上的树节点是TreeNode类型，雇员的虚拟树节点是AbstractEmployee类型。我们可以采用组合模式，创造一种新的“节点”，组合这两种节点的特性，简化窗体类需要处理的情况，请看下面的代码：

public class EmpNode:TreeNode {

    private AbstractEmployee emp;

　

    public EmpNode(AbstractEmployee aemp ):base(aemp.getName ()) {

        emp = aemp;

    }

　

    //-----

    public AbstractEmployee getEmployee() {

        return emp;

    }

}

EmpNode类是TreeNode类的子类，他具有TreeNode类的所有特性，同时他也组合了AbstractEmployee类型的特点。这样以来调用者的工作就简化了。下面是Form类的代码片断，我把自动生成的代码省略了一部分：

public class Form1 : System.Windows.Forms.Form {

    private System.Windows.Forms.Label lbSalary;

　

    /// <summary>

    /// Required designer variable.

    /// </summary>

    private System.ComponentModel.Container components = null;

    AbstractEmployee prez, marketVP, salesMgr;

    TreeNode rootNode;

    AbstractEmployee advMgr, emp, prodVP, prodMgr, shipMgr;

    private System.Windows.Forms.TreeView EmpTree;

    private Random rand;

　

    private void init() {

        rand = new Random ();

        buildEmployeeList();

        buildTree();

    }

　

    //---------------

    private void buildEmployeeList() {

        prez = new Boss("CEO", 200000);

        marketVP = new Boss("Marketing VP", 100000);

        prez.add(marketVP);

        salesMgr = new Boss("Sales Mgr", 50000);

        advMgr = new Boss("Advt Mgr", 50000);

        marketVP.add(salesMgr);

        marketVP.add(advMgr);

        prodVP = new Boss("Production VP", 100000);

        prez.add(prodVP);

        advMgr.add("Secy", 20000);

　

        //add salesmen reporting to sales manager

        for (int i = 1; i<=5; i++){

            salesMgr.add("Sales" + i.ToString(), rand_sal(30000));

        }

        prodMgr = new Boss("Prod Mgr", 40000);

        shipMgr = new Boss("Ship Mgr", 35000);

        prodVP.add(prodMgr);

        prodVP.add(shipMgr);

　

        for (int i = 1; i<=3; i++){

            shipMgr.add("Ship" + i.ToString(), rand_sal(25000));

        }

        for (int i = 1; i<=4; i++){

            prodMgr.add("Manuf" + i.ToString(), rand_sal(20000));

        }

    }

　

    //-----

    private void buildTree() {

        EmpNode nod;

        nod = new EmpNode(prez);

        rootNode = nod;

        EmpTree.Nodes.Add(nod);

        addNodes(nod, prez);

    }

　

    //------

    private void getNodeSum(EmpNode node) {

        AbstractEmployee emp;

        float sum;

        emp = node.getEmployee();

        sum = emp.getSalaries();

        lbSalary.Text = sum.ToString ();

    }

　

    //------

    private void addNodes(EmpNode nod, AbstractEmployee emp) {

        AbstractEmployee newEmp;

        EmpNode newNode;

        IEnumerator empEnum;

        empEnum = emp.getSubordinates();

　

        while (empEnum.MoveNext()) {

            newEmp = (AbstractEmployee)empEnum.Current;

            newNode = new EmpNode(newEmp);

            nod.Nodes.Add(newNode);

            addNodes(newNode, newEmp);

        }

    }

　

    //------

    private float rand_sal(float sal) {

        float rnum = rand.Next ();

        rnum = rnum / Int32.MaxValue;

        return rnum * sal / 5 + sal;

    }

　

    //------

    public Form1() {

        //

        // Required for Windows Form Designer support

        //

        InitializeComponent();

        init();

        //

        // TODO: Add any constructor code after InitializeComponent call

        //

    }

　

    /// <summary>

    /// Clean up any resources being used.

    /// </summary>

    protected override void Dispose( bool disposing ) {

        if( disposing ) {

            if (components != null) {

                components.Dispose();

            }

        }

        base.Dispose( disposing );

    }

    /// <summary>

    /// The main entry point for the application.

    /// </summary>

    [STAThread]

    static void Main() {

        Application.Run(new Form1());

    }

　

    private void EmpTree_AfterSelect(object sender, TreeViewEventArgs e) {

        EmpNode node;

        node = (EmpNode)EmpTree.SelectedNode;

        getNodeSum(node);

    }

}

EmpTree_AfterSelect方法是树图点击节点事件的响应方法，用户点击节点后在文本栏里显示相应的工资。组合模式已经介绍完了，下面的东西和组合模式没有什么关系。

为什么用interface

为什么要在程序中创建雇员的interface呢？我们可以创建一个class Employee，再派生出Boss，一样可以实现上面的功能嘛。

使用interface是为了将画面上的显示程序与后台的业务数据程序分离开。画面的显示程序只需要关心“雇员”提供哪些接口就可以工作了，而不去过问具体的细节，比如工资的计算规则。如果需要对界面类和数据类分别进行单元测试，这样的做法也提供了可能（也就是说，这个程序是可测试的）。测试画面的时候可以在雇员接口上实现一些虚假的雇员类，其中的方法和属性都是为了测试而假造的，这样就可以测试界面的显示是否正确。一般说来程序如果要进行单元测试，应该从设计阶段就考虑程序的“可测试性”，其中重要的一点是：将界面表示与业务逻辑分离开。

关于如何提高程序的可测试性，以后有时间我会整理一些心得体会。

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