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无废话C#设计模式之十一:COMPOSITE

2017-12-12 04:42

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本系列文章将向大家介绍一下C#的设计模式,此为第十一篇文章,相信对大家会有所帮助的。废话不多说,继续来看。

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。

场景

我们知道,一个网络游戏通常会有多个游戏大区。每一个游戏大区会有很多游戏服务器(一个游戏大区就是一组游戏服务器)。每一个游戏服务器上会有不同的服务(可以是多个服务)。这是一个明显的部分-整体关系,假设我们现在需要制作一个服务器管理工具,用于显示所有大区、服务器以及服务的信息,并且能开启这些服务(可以是单独开启一个服务,也可以是开启整个服务器上的所有服务,也可以是开启整个大区的所有服务)。

可以看到,游戏服务器和游戏大区都是一个组合对象,而游戏服务是最底层的节点。客户端在开启一个游戏大区服务的时候,必须和游戏服务器以及游戏服务进行依赖,而在开启游戏服务器上所有服务的时候,必须和游戏服务进行依赖。试想一下,如果一个公司的总裁在管理上不但需要和各总监以及经理进行沟通,还有和底层的员工沟通,那么总裁是不是会太忙碌了一点?由此,我们引入组合模式,使组合对象和单个对象具有一样的表现形式。

示例代码

[code]
csharp
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(“鐢典俊鍖?);
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
{
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 serviceList = new List();
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 serverList = new List();
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=============“);
}
}
}
[/code]

代码说明

Element类型就是抽象构件的角色,它给组合对象以及单个对象提供了一个一致的接口,使得它们都能有一致的行为。

这里就出现一个问题,组合对象需要通过Add和Remove方法来为其添加子节点,而最底层的树叶构件下并没有任何子节点,在接口中定义这些操作子节点方法的方式叫做透明方式的合成模式,缺点就是不够安全,容易在运行时出现异常。如果把这些操作子节点的方法定义从抽象构件中删除,由各树枝构件来实现的话,就是安全方式的合成模式,缺点也就是不够透明。具体怎么做还要根据自己的需求。

GameService当然就是树叶构件,如果调用它的Add以及Remove方法会抛出一个异常。当然,你也可以以其它方式来记录这种逻辑错误。

GameServer是一个树枝构件。一个游戏服务器上会有多个游戏服务。这里注意到一点,在开启服务器上所有服务的时候,我们对服务进行了排序,排序是按照服务的类型进行的。然后,我们按照服务类型从大到小的次序开启了服务。一般一个网络游戏的服务会有很多种,而这些服务的开启是有先后次序的,先开记录日志的服务、排名服务、再开数据交换的服务、最后才是大厅服务等。我们不可能让用户进入大厅的时候没有地方写数据和日志吧。开启服务是按照次序的,那么关闭服务也就是按照相反的次序了。

从上面这点,我们就可以看到组合模式的好处了,树枝构件在管理树叶构件的时候通常还会有一些逻辑,不会是简单的增加和删除操作。如果这些工作交给客户端去做的话,就太不合理了。

最上层的树枝构件就是GameArea类型。它并没有什么特殊的地方。

何时采用

从代码角度来说,如果类型之间组成了层次结构,你希望使用统一的接口来管理每一个层次的类型的时候。

从应用角度来说,如果你希望把一对多的关系转化为一对一的关系的时候。

实现要点

使用透明模式还是安全模式根据自己的需要定。

在某些情况下,树叶构件可以访问树枝构件获取一些信息。

如果树叶构件数量比较多,树枝构件频繁遍历子节点的话可以考虑进行缓存。

既然所有对象有了统一的接口,客户端应该针对抽象构件进行编程。