C# 设计模式
介绍
设计模式是软件开发中用于解决常见问题的可重用解决方案。它们提供了一种标准化的方式来组织代码，使代码更易于理解、维护和扩展。C#作为一种面向对象的编程语言，非常适合使用设计模式来构建复杂的应用程序。
在本教程中，我们将探讨几种常见的设计模式，并通过实际案例展示它们在C#中的应用。
设计模式的分类
设计模式通常分为三大类：
- 创建型模式：处理对象创建的模式，例如单例模式、工厂模式。
- 结构型模式：处理类或对象组合的模式，例如适配器模式、装饰器模式。
- 行为型模式：处理对象之间的职责分配和通信的模式，例如观察者模式、策略模式。
创建型模式：单例模式
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这在需要全局状态或共享资源时非常有用。
代码示例
csharp
public class Singleton
{
private static Singleton _instance;
// 私有构造函数防止外部实例化
private Singleton() { }
public static Singleton Instance
{
get
{
if (_instance == null)
{
_instance = new Singleton();
}
return _instance;
}
}
}
使用场景
单例模式常用于日志记录、配置管理、数据库连接池等场景。
备注
单例模式在多线程环境下需要特别注意线程安全问题。
结构型模式：适配器模式
适配器模式允许不兼容的接口之间进行协作。它通过将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口来实现。
代码示例
csharp
public interface ITarget
{
void Request();
}
public class Adaptee
{
public void SpecificRequest()
{
Console.WriteLine("Specific Request");
}
}
public class Adapter : ITarget
{
private readonly Adaptee _adaptee;
public Adapter(Adaptee adaptee)
{
_adaptee = adaptee;
}
public void Request()
{
_adaptee.SpecificRequest();
}
}
使用场景
适配器模式常用于集成第三方库或遗留代码时，使它们能够与现有系统协同工作。
行为型模式：观察者模式
观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。
代码示例
csharp
public interface IObserver
{
void Update();
}
public class Subject
{
private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
public void Attach(IObserver observer)
{
_observers.Add(observer);
}
public void Detach(IObserver observer)
{
_observers.Remove(observer);
}
public void Notify()
{
foreach (var observer in _observers)
{
observer.Update();
}
}
}
public class ConcreteObserver : IObserver
{
public void Update()
{
Console.WriteLine("Observer notified!");
}
}
使用场景
观察者模式常用于事件处理系统、消息队列等场景。
实际案例
假设我们正在开发一个电子商务网站，我们需要管理用户的购物车。我们可以使用观察者模式来通知用户购物车中的商品价格变化。
csharp
public class ShoppingCart : Subject
{
private decimal _totalPrice;
public decimal TotalPrice
{
get => _totalPrice;
set
{
_totalPrice = value;
Notify();
}
}
}
public class User : IObserver
{
public void Update()
{
Console.WriteLine("Shopping cart total price updated!");
}
}
在这个例子中，当购物车的总价格发生变化时，所有观察者（用户）都会收到通知。
总结
设计模式是软件开发中的重要工具，它们帮助我们解决常见的设计问题，并提高代码的可维护性和可扩展性。通过本教程，我们学习了单例模式、适配器模式和观察者模式，并通过实际案例展示了它们在C#中的应用。
附加资源
练习
- 实现一个工厂模式，用于创建不同类型的日志记录器（如文件日志、控制台日志）。
- 使用装饰器模式为现有的类添加新的功能，而不修改其原始代码。
- 实现一个策略模式，用于在不同的排序算法之间切换。
提示
尝试在实际项目中应用这些设计模式，以加深对它们的理解。