設計模式通常分為三個主要類別：
創建型模式
結構型模式
行為型模式。
這些模式是用於解決常見的對象導向設計問題的最佳實踐。
以下是 23 种常见的设计模式并且提供c#代码案例：
創建型模式：
1. 單例模式（singleton）
public sealed class Singleton
{
//创建一个只读的静态Singleton实例
private static readonly Singleton instance = new Singleton();
// 记录Singleton的创建次数
private static int instanceCounter = 0;
// 单例实例的公共访问点
public static Singleton Instance
{
get
{
return instance;
}
}
// 私有构造函数
private Singleton()
{
instanceCounter++;
Console.WriteLine("Instances Created " + instanceCounter);
}
// 在此处添加其他的Singleton类方法
public void LogMessage(string message)
{
Console.WriteLine("Message: " + message);
}
}
在这个例子中，我们有一个名为Singleton的类，它有一个私有的构造函数和一个静态的只读属性Instance，用于访问Singleton类的唯一实例。我们还有一个LogMessage方法，用于模拟Singleton类的某个行为。
以下是一个使用这个Singleton类的控制台应用程序：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Singleton fromEmployee = Singleton.Instance;
fromEmployee.LogMessage("Message from Employee");
Singleton fromBoss = Singleton.Instance;
fromBoss.LogMessage("Message from Boss");
Console.ReadLine();
}
}
2. 工廠方法模式（factory method）
工廠方法模式是一種創建型設計模式，它提供了一種創建對象的接口，但允許子類決定實例化哪個類。工廠方法讓類的實例化推遲到子類中進行。
下面是一個使用 c#實現的工廠方法模式的簡單示例：
// 抽象产品
public interface IProduct
{
string Operation();
}
// 具体产品A
public class ProductA : IProduct
{
public string Operation()
{
return "{Result of ProductA}";
}
}
// 具体产品B
public class ProductB : IProduct
{
public string Operation()
{
return "{Result of ProductB}";
}
}
// 抽象创建者
public abstract class Creator
{
public abstract IProduct FactoryMethod();
}
// 具体创建者A
public class CreatorA : Creator
{
public override IProduct FactoryMethod()
{
return new ProductA();
}
}
// 具体创建者B
public class CreatorB : Creator
{
public override IProduct FactoryMethod()
{
return new ProductB();
}
}
以上代码中定义了两个产品ProductA和ProductB，这两个产品都实现了IProduct接口。接着我们有两个 Creator 类，CreatorA和CreatorB，它们都继承自抽象基类Creator。CreatorA工厂创建ProductA，CreatorB工厂创建ProductB。
以下是一個使用這些工廠和產品的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 创建工厂对象
Creator creatorA = new CreatorA();
Creator creatorB = new CreatorB();
// 通过工厂方法创建产品对象
IProduct productA = creatorA.FactoryMethod();
IProduct productB = creatorB.FactoryMethod();
// 打印结果
Console.WriteLine("ProductA says: " + productA.Operation());
Console.WriteLine("ProductB says: " + productB.Operation());
Console.ReadLine();
}
}
当你运行这个程序时，它会显示出ProductA和ProductB的Operation方法返回的结果。这说明我们已经成功地使用工厂方法模式创建了产品实例。每个工厂类决定了它创建哪个产品的实例。这种方式使得客户端代码不需要直接实例化产品类，而只需要依赖工厂接口，增加了程序的灵活性。
3. 抽象工廠模式（abstract factory）
抽象工廠模式是一種創建型設計模式，它提供了一種接口，用於創建相關或依賴對象的系列，而不指定這些對象的具體類。在這個模式中，客戶端通過他們的抽象接口使用類，允許該模式在不影響客戶端的情況下替換實現類。
以下是一個簡單的抽象工廠模式的 c#實現：
// 抽象产品：动物
public interface IAnimal
{
string Speak();
}
// 具体产品：狗
public class Dog : IAnimal
{
public string Speak()
{
return "Bark Bark";
}
}
// 具体产品：猫
public class Cat : IAnimal
{
public string Speak()
{
return "Meow Meow";
}
}
// 抽象工厂
public abstract class IAnimalFactory
{
public abstract IAnimal CreateAnimal();
}
// 具体工厂：狗工厂
public class DogFactory : IAnimalFactory
{
public override IAnimal CreateAnimal()
{
return new Dog();
}
}
// 具体工厂：猫工厂
public class CatFactory : IAnimalFactory
{
public override IAnimal CreateAnimal()
{
return new Cat();
}
}
以上代码定义了两种动物Dog和Cat，它们都实现了IAnimal接口。然后我们有两个工厂类，DogFactory和CatFactory，它们都继承自IAnimalFactory。DogFactory生产Dog，而CatFactory生产Cat。
以下是一個使用這些工廠和產品的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 创建工厂
IAnimalFactory dogFactory = new DogFactory();
IAnimalFactory catFactory = new CatFactory();
// 使用工厂创建产品
IAnimal dog = dogFactory.CreateAnimal();
IAnimal cat = catFactory.CreateAnimal();
// 打印结果
Console.WriteLine("Dog says: " + dog.Speak());
Console.WriteLine("Cat says: " + cat.Speak());
Console.ReadLine();
}
}
當你運行這個程式時，會列印出 dog 和 cat 的 speak 方法的結果，這顯示了我們已經成功地使用了抽象工廠模式創建了產品實例。這種方式使得客戶端代碼不需要直接實例化產品類，而只需要依賴工廠接口，增加了程式的靈活性和擴展性。
4. 建造者模式（builder）
建造者模式是一種創建型設計模式，它提供了一種創建對象的接口，但是允許使用相同的構建過程來創建不同的產品。
以下是在 c#中實現建造者模式的一個簡單示例：
// 产品
public class Car
{
public string Engine { get; set; }
public string Wheels { get; set; }
public string Doors { get; set; }
}
// 建造者抽象类
public abstract class CarBuilder
{
protected Car car;
public void CreateNewCar()
{
car = new Car();
}
public Car GetCar()
{
return car;
}
public abstract void SetEngine();
public abstract void SetWheels();
public abstract void SetDoors();
}
// 具体建造者
public class FerrariBuilder : CarBuilder
{
public override void SetEngine()
{
car.Engine = "V8";
}
public override void SetWheels()
{
car.Wheels = "18 inch";
}
public override void SetDoors()
{
car.Doors = "2";
}
}
// 指挥者
public class Director
{
public Car Construct(CarBuilder carBuilder)
{
carBuilder.CreateNewCar();
carBuilder.SetEngine();
carBuilder.SetWheels();
carBuilder.SetDoors();
return carBuilder.GetCar();
}
}
以上代码中，Car是我们要创建的产品，CarBuilder是抽象的建造者，定义了制造一个产品所需要的各个步骤，FerrariBuilder是具体的建造者，实现了CarBuilder定义的所有步骤，Director是指挥者，它告诉建造者应该按照什么顺序去执行哪些步骤。
以下是一個使用這個建造者模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Director director = new Director();
CarBuilder builder = new FerrariBuilder();
Car ferrari = director.Construct(builder);
Console.WriteLine($"Engine: {ferrari.Engine}, Wheels: {ferrari.Wheels}, Doors: {ferrari.Doors}");
Console.ReadLine();
}
}
当你运行这个程序时，会看到我们已经成功地创建了一个Car实例，它的各个部分是按照FerrariBuilder所定义的方式创建的。这说明我们使用建造者模式成功地将一个复杂对象的构造过程解耦，使得同样的构造过程可以创建不同的表示。
5. 原型模式（prototype）
原型模式是一種創建型設計模式，它實現了一個原型接口，該接口用於創建當前對象的克隆。當直接創建對象的代價比較大時，則採用這種模式。例如，一個對象需要在一個高代價的資料庫操作後被創建。
以下是在 c#中實現原型模式的一個簡單示例：
// 抽象原型
public interface IPrototype
{
IPrototype Clone();
}
// 具体原型
public class ConcretePrototype : IPrototype
{
public string Name { get; set; }
public int Value { get; set; }
public IPrototype Clone()
{
// 实现深拷贝
return (ConcretePrototype)this.MemberwiseClone(); // Clones the concrete object.
}
}
以上代码定义了一个ConcretePrototype类，它实现了IPrototype接口。接口定义了一个Clone方法，用于复制对象。在ConcretePrototype类中，我们使用了MemberwiseClone方法来创建一个新的克隆对象。
以下是一個使用原型模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype();
prototype.Name = "Original";
prototype.Value = 10;
Console.WriteLine("Original instance: " + prototype.Name + ", " + prototype.Value);
ConcretePrototype clone = (ConcretePrototype)prototype.Clone();
Console.WriteLine("Cloned instance: " + clone.Name + ", " + clone.Value);
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了一个ConcretePrototype对象，并为其属性赋值，然后我们调用Clone方法创建了一个新的ConcretePrototype对象。当我们运行这个程序时，会看到原始对象和克隆对象的属性是相同的，这表明我们已经成功地克隆了一个对象。
執行流程如下：
- 創建一個具體的原型對象，為其屬性賦值。
- 调用原型对象的
Clone方法，创建一个新的对象，该对象的属性与原型对象的属性相同。 - 列印原型對象和克隆對象的屬性，驗證它們是否相同。
結構型模式：
1. 適配器模式（adapter）
適配器模式(adapter pattern)的目標是將一個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口。適配器使得原本由於接口不兼容而不能在一起工作的那些類可以在一起工作。下面是一個使用 c#實現的適配器模式的例子：
在这个例子中，我将创建一个ITarget接口和一个Adaptee类。然后我将创建一个适配器Adapter，它会实现ITarget接口并使用Adaptee类的方法来满足ITarget的要求。
// 目标接口，或者客户端期望的接口。
public interface ITarget
{
string GetRequest();
}
// 需要适配的类。
public class Adaptee
{
public string GetSpecificRequest()
{
return "Specific request.";
}
}
// 适配器类，它通过在内部封装一个Adaptee对象来满足ITarget的接口。
public class Adapter : ITarget
{
private readonly Adaptee _adaptee;
public Adapter(Adaptee adaptee)
{
this._adaptee = adaptee;
}
public string GetRequest()
{
return $"This is '{this._adaptee.GetSpecificRequest()}'";
}
}
// 客户端代码，它与所有符合ITarget接口的对象兼容。
public class Client
{
public void MakeRequest(ITarget target)
{
Console.WriteLine(target.GetRequest());
}
}
執行流程如下：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Adaptee adaptee = new Adaptee();
ITarget target = new Adapter(adaptee);
Client client = new Client();
// 由于适配器可以使得Adaptee与Client兼容，所以我们可以调用Client的MakeRequest方法
client.MakeRequest(target);
// 等待用户输入，以防止控制台程序立即退出。
Console.ReadKey();
}
}
當運行上述代碼時，將在控制台上列印出以下輸出：
This is 'Specific request.'
此例中，Adapter是将Adaptee适配到ITarget接口的类。当客户端（在这种情况下是Client类）调用Adapter的GetRequest方法时，Adapter会将这个请求转发给Adaptee的GetSpecificRequest方法。
在此实例中，我们通过使用Adapter类，让原本接口不兼容的Client类和Adaptee类能够顺利地一起工作。
2. 橋接模式（bridge）
橋接模式是一種結構型設計模式，用於將抽象部分與其實現部分分離，使它們都可以獨立地變化。
以下是在 c#中實現橋接模式的一個簡單示例：
// 实现类接口
public interface IImplementor
{
void OperationImp();
}
// 具体实现类A
public class ConcreteImplementorA : IImplementor
{
public void OperationImp()
{
Console.WriteLine("Concrete Implementor A");
}
}
// 具体实现类B
public class ConcreteImplementorB : IImplementor
{
public void OperationImp()
{
Console.WriteLine("Concrete Implementor B");
}
}
// 抽象类
public abstract class Abstraction
{
protected IImplementor implementor;
public Abstraction(IImplementor implementor)
{
this.implementor = implementor;
}
public virtual void Operation()
{
implementor.OperationImp();
}
}
// 扩充的抽象类
public class RefinedAbstraction : Abstraction
{
public RefinedAbstraction(IImplementor implementor) : base(implementor) { }
public override void Operation()
{
Console.WriteLine("Refined Abstraction is calling implementor's method:");
base.Operation();
}
}
在这个代码中，Abstraction是抽象类，它有一个IImplementor接口的实例，通过这个实例调用实现类的方法。RefinedAbstraction是扩充的抽象类，它继承自Abstraction。ConcreteImplementorA和ConcreteImplementorB是实现类，它们实现了IImplementor接口。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
IImplementor implementorA = new ConcreteImplementorA();
Abstraction abstractionA = new RefinedAbstraction(implementorA);
abstractionA.Operation();
IImplementor implementorB = new ConcreteImplementorB();
Abstraction abstractionB = new RefinedAbstraction(implementorB);
abstractionB.Operation();
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了两个实现类的实例，然后创建了两个抽象类的实例，每个抽象类的实例都有一个实现类的实例。当我们调用抽象类的Operation方法时，它会调用实现类的OperationImp方法。
執行流程如下：
- 創建實現類的實例。
- 創建抽象類的實例，抽象類的實例有一個實現類的實例。
- 调用抽象类的
Operation方法，该方法会调用实现类的OperationImp方法。
3. 組合模式（composite）
組合模式（composite pattern）是一種結構型設計模式，它可以使你將對象組合成樹形結構，並且能像使用獨立對象一樣使用它們。這種模式的主要目的是使單個對象和組合對象具有一致性。
以下是在 c#中實現組合模式的一個簡單示例：
// 抽象组件类
public abstract class Component
{
protected string name;
public Component(string name)
{
this.name = name;
}
public abstract void Add(Component c);
public abstract void Remove(Component c);
public abstract void Display(int depth);
}
// 叶节点类
public class Leaf : Component
{
public Leaf(string name) : base(name) { }
public override void Add(Component c)
{
Console.WriteLine("Cannot add to a leaf");
}
public override void Remove(Component c)
{
Console.WriteLine("Cannot remove from a leaf");
}
public override void Display(int depth)
{
Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);
}
}
// 构件容器类
public class Composite : Component
{
private List<Component> _children = new List<Component>();
public Composite(string name) : base(name) { }
public override void Add(Component component)
{
_children.Add(component);
}
public override void Remove(Component component)
{
_children.Remove(component);
}
public override void Display(int depth)
{
Console.WriteLine(new String('-', depth) + name);
// 显示每个节点的子节点
foreach (Component component in _children)
{
component.Display(depth + 2);
}
}
}
在这个代码中，Component是组件抽象类，它有一个名字，并定义了添加、删除和显示操作。Leaf是叶子节点，它实现了Component的操作。Composite是组件容器，它可以添加、删除和显示其子节点。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Composite root = new Composite("root");
root.Add(new Leaf("Leaf A"));
root.Add(new Leaf("Leaf B"));
Composite comp = new Composite("Composite X");
comp.Add(new Leaf("Leaf XA"));
comp.Add(new Leaf("Leaf XB"));
root.Add(comp);
Composite comp2 = new Composite("Composite XY");
comp2.Add(new Leaf("Leaf XYA"));
comp2.Add(new Leaf("Leaf XYB"));
comp.Add(comp2);
root.Add(new Leaf("Leaf C"));
// 在组合中添加和删除
Leaf leaf = new Leaf("Leaf D");
root.Add(leaf);
root.Remove(leaf);
// 显示树形结构
root.Display(1);
Console.ReadLine();
}
}
在這個例子中，我們創建了一個根節點，並在其中添加了兩個葉子節點。然後我們創建了一個複合節點，並在其中添加了兩個葉子節點，然後我們把複合節點添加到根節點中。我們還在複合節點中添加了另一個複合節點。最後，我們又在根節點中添加和刪除了一個葉子節點，然後顯示了樹的結構。
執行流程如下：
- 創建組合和葉子對象。
- 通过调用组合对象的
Add方法将叶子对象和其他组合对象添加到组合对象中。 - 通过调用组合对象的
Remove方法将叶子对象从组合对象中移除。 - 调用组合对象的
Display方法显示组合对象的结构。
4. 裝飾模式（decorator）
裝飾模式是一種結構型設計模式，它允許在運行時動態地將功能添加到對象中，這種模式提供了比繼承更有彈性的解決方案。
以下是在 c#中實現裝飾模式的一個簡單示例：
// 抽象组件
public abstract class Component
{
public abstract string Operation();
}
// 具体组件
public class ConcreteComponent : Component
{
public override string Operation()
{
return "ConcreteComponent";
}
}
// 抽象装饰器
public abstract class Decorator : Component
{
protected Component component;
public Decorator(Component component)
{
this.component = component;
}
public override string Operation()
{
if (component != null)
{
return component.Operation();
}
else
{
return string.Empty;
}
}
}
// 具体装饰器A
public class ConcreteDecoratorA : Decorator
{
public ConcreteDecoratorA(Component comp) : base(comp) { }
public override string Operation()
{
return $"ConcreteDecoratorA({base.Operation()})";
}
}
// 具体装饰器B
public class ConcreteDecoratorB : Decorator
{
public ConcreteDecoratorB(Component comp) : base(comp) { }
public override string Operation()
{
return $"ConcreteDecoratorB({base.Operation()})";
}
}
在这个代码中，Component是一个抽象组件，它定义了一个Operation方法。ConcreteComponent是具体组件，它实现了Component的Operation方法。Decorator是一个抽象装饰器，它包含一个Component对象，并重写了Operation方法。ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB是具体的装饰器，它们继承了Decorator并重写了Operation方法，以添加新的功能。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 基本组件
Component component = new ConcreteComponent();
Console.WriteLine("Basic Component: " + component.Operation());
// 装饰后的组件
Component decoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);
Console.WriteLine("A Decorated: " + decoratorA.Operation());
Component decoratorB = new ConcreteDecoratorB(decoratorA);
Console.WriteLine("B Decorated: " + decoratorB.Operation());
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们首先创建了一个ConcreteComponent对象，并调用它的Operation方法。然后我们创建了一个ConcreteDecoratorA对象，它装饰了ConcreteComponent，并调用它的Operation方法。最后，我们创建了一个ConcreteDecoratorB对象，它装饰了ConcreteDecoratorA，并调用它的Operation方法。这样，我们就可以在运行时动态地添加功能。
執行流程如下：
- 創建一個具體組件對象並調用其操作。
- 創建一個裝飾器對象，該對象裝飾了具體組件，並調用其操作。在操作中，裝飾器首先調用具體組件的操作，然後執行額外的操作。
- 創建另一個裝飾器對象，裝飾前一個裝飾器，並調用其操作。在操作中，這個裝飾器首先調用前一個裝飾器的操作，然後執行額外的操作。
5. 外觀模式（facade）
外觀模式是一種結構型設計模式，提供了一個統一的接口，用來訪問子系統中的一群接口。外觀模式定義了一個高層接口，讓子系統更容易使用。
以下是在 c#中實現外觀模式的一個簡單示例：
// 子系统A
public class SubSystemA
{
public string OperationA()
{
return "SubSystemA, OperationA\n";
}
}
// 子系统B
public class SubSystemB
{
public string OperationB()
{
return "SubSystemB, OperationB\n";
}
}
// 子系统C
public class SubSystemC
{
public string OperationC()
{
return "SubSystemC, OperationC\n";
}
}
// 外观类
public class Facade
{
private SubSystemA a = new SubSystemA();
private SubSystemB b = new SubSystemB();
private SubSystemC c = new SubSystemC();
public string OperationWrapper()
{
string result = "Facade initializes subsystems:\n";
result += a.OperationA();
result += b.OperationB();
result += c.OperationC();
return result;
}
}
在这个代码中，SubSystemA，SubSystemB和SubSystemC都是子系统，每个子系统都有一个操作。Facade是一个外观类，它封装了对子系统的操作，提供了一个统一的接口。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Facade facade = new Facade();
Console.WriteLine(facade.OperationWrapper());
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了一个Facade对象，并调用了它的OperationWrapper方法。这个方法封装了对子系统的操作，使得客户端可以不直接操作子系统，而是通过外观类操作子系统。
執行流程如下：
創建一個外觀對象。
通過調用外觀對象的方法，間接地操作子系統。
子系統的操作被封裝在外觀對象的方法中，客戶端不需要直接操作子系統。
6. 享元模式（flyweight）
享元模式（flyweight pattern）是一種結構型設計模式，該模式主要用於減少創建對象的數量，以減少內存占用和提高性能。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它提供了一種減少對象數量從而改善應用所需的對象結構的方式。
以下是在 c#中實現享元模式的一個簡單示例：
// 享元类
public class Flyweight
{
private string intrinsicState;
// 构造函数
public Flyweight(string intrinsicState)
{
this.intrinsicState = intrinsicState;
}
// 业务方法
public void Operation(string extrinsicState)
{
Console.WriteLine($"Intrinsic State = {intrinsicState}, Extrinsic State = {extrinsicState}");
}
}
// 享元工厂类
public class FlyweightFactory
{
private Dictionary<string, Flyweight> flyweights = new Dictionary<string, Flyweight>();
public Flyweight GetFlyweight(string key)
{
if (!flyweights.ContainsKey(key))
{
flyweights[key] = new Flyweight(key);
}
return flyweights[key];
}
public int GetFlyweightCount()
{
return flyweights.Count;
}
}
在这个代码中，Flyweight是享元类，它有一个内在状态intrinsicState，这个状态是不变的。FlyweightFactory是享元工厂类，它维护了一个享元对象的集合。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
Flyweight flyweightA = factory.GetFlyweight("A");
flyweightA.Operation("A operation");
Flyweight flyweightB = factory.GetFlyweight("B");
flyweightB.Operation("B operation");
Flyweight flyweightC = factory.GetFlyweight("A");
flyweightC.Operation("C operation");
Console.WriteLine($"Total Flyweights: {factory.GetFlyweightCount()}");
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了一个FlyweightFactory对象，并通过它创建了两个享元对象。注意，当我们试图创建第三个享元对象时，工厂实际上返回了第一个享元对象的引用，因为这两个对象的内在状态是相同的。
執行流程如下：
- 創建一個享元工廠對象。
- 通過享元工廠獲取享元對象。如果對象已經存在，則返回現有對象;否則，創建新對象。
- 執行享元對象的操作。
- 顯示當前享元對象的數量。
7. 代理模式（proxy）
代理模式是一種結構型設計模式，它提供了一個對象代替另一個對象來控制對它的訪問。代理對象可以在客戶端和目標對象之間起到中介的作用，並添加其他的功能。
以下是在 c#中實現代理模式的一個簡單示例：
// 抽象主题接口
public interface ISubject
{
void Request();
}
// 真实主题
public class RealSubject : ISubject
{
public void Request()
{
Console.WriteLine("RealSubject: Handling Request.");
}
}
// 代理
public class Proxy : ISubject
{
private RealSubject _realSubject;
public Proxy(RealSubject realSubject)
{
this._realSubject = realSubject;
}
public void Request()
{
if (this.CheckAccess())
{
this._realSubject.Request();
this.LogAccess();
}
}
public bool CheckAccess()
{
// 检查是否有权限访问
Console.WriteLine("Proxy: Checking access prior to firing a real request.");
return true;
}
public void LogAccess()
{
// 记录请求
Console.WriteLine("Proxy: Logging the time of request.");
}
}
在这个代码中，ISubject是一个接口，定义了Request方法。RealSubject是实现了ISubject接口的类，Proxy是代理类，它也实现了ISubject接口，并持有一个RealSubject对象的引用。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Client: Executing the client code with a real subject:");
RealSubject realSubject = new RealSubject();
realSubject.Request();
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Client: Executing the same client code with a proxy:");
Proxy proxy = new Proxy(realSubject);
proxy.Request();
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们首先直接调用了RealSubject的Request方法，然后我们通过代理调用了相同的方法。注意，在通过代理调用Request方法时，代理还执行了其他的操作，如检查访问权限和记录日志。
執行流程如下：
- 创建一个真实主题对象，并直接调用其
Request方法。 - 創建一個代理對象，代理對象包含一個真實主題的引用。
- 通过代理对象调用
Request方法。在这个方法中，代理首先检查访问权限，然后调用真实主题的Request方法，最后记录日志。
行為型模式：
1. 責任鏈模式（chain of responsibility）
責任鏈模式（chain of responsibility pattern）是一種行為設計模式，該模式為請求創建了一個接收對象的鏈。這種模式給予請求的對象更多的自由度，並允許請求沿著鏈路傳遞，直到有一個對象處理它為止。
在这个例子中，我将创建一个Handler抽象类和两个具体的处理器ConcreteHandler1和ConcreteHandler2。每个处理器都检查它是否可以处理请求，如果可以，它就处理该请求。如果不行，它就将请求传递给链中的下一个处理器。
public abstract class Handler
{
protected Handler successor;
public void SetSuccessor(Handler successor)
{
this.successor = successor;
}
public abstract void HandleRequest(int request);
}
public class ConcreteHandler1 : Handler
{
public override void HandleRequest(int request)
{
if (request >= 0 && request < 10)
{
Console.WriteLine($"{this.GetType().Name} handled request {request}");
}
else if (successor != null)
{
successor.HandleRequest(request);
}
}
}
public class ConcreteHandler2 : Handler
{
public override void HandleRequest(int request)
{
if (request >= 10 && request < 20)
{
Console.WriteLine($"{this.GetType().Name} handled request {request}");
}
else if (successor != null)
{
successor.HandleRequest(request);
}
}
}
執行流程如下：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 设置责任链
Handler h1 = new ConcreteHandler1();
Handler h2 = new ConcreteHandler2();
h1.SetSuccessor(h2);
// 生成并处理请求
int[] requests = { 2, 5, 14, 22, 18, 3, 27, 20 };
foreach (int request in requests)
{
h1.HandleRequest(request);
}
Console.ReadKey();
}
}
當運行上述代碼時，將在控制台上列印出以下輸出：
ConcreteHandler1 handled request 2
ConcreteHandler1 handled request 5
ConcreteHandler2 handled request 14
ConcreteHandler2 handled request 18
ConcreteHandler1 handled request 3
在这个例子中，ConcreteHandler1和ConcreteHandler2都是处理器，它们决定是否处理传入的请求。如果ConcreteHandler1无法处理请求，它将请求传递给ConcreteHandler2。如果ConcreteHandler2也无法处理请求，那么请求就会被忽略。
這個例子顯示了責任鏈模式的核心思想，即創建一個對象鏈來處理一個請求。在這個鏈中，每個處理器決定是否處理該請求。如果它不能處理該請求，它就將請求傳遞給鏈中的下一個處理器。
2. 命令模式（command）
命令模式（command pattern）是一種數據驅動的設計模式，它屬於行為型模式。在命令模式中，請求在對象中封裝成為一個操作或行為，這些請求被送到調用對象，調用對象尋找可以處理該命令的合適的對象，並把命令直接送達到對應的對象，該對象會執行這些命令。
以下是在 c#中實現命令模式的一個簡單示例：
// 命令接口
public interface ICommand
{
void Execute();
}
// 具体命令类
public class ConcreteCommand : ICommand
{
private Receiver receiver;
public ConcreteCommand(Receiver receiver)
{
this.receiver = receiver;
}
public void Execute()
{
receiver.Action();
}
}
// 接收者类
public class Receiver
{
public void Action()
{
Console.WriteLine("Receiver performs an action");
}
}
// 调用者或发送者类
public class Invoker
{
private ICommand command;
public void SetCommand(ICommand command)
{
this.command = command;
}
public void ExecuteCommand()
{
command.Execute();
}
}
在这个代码中，ICommand是命令接口，定义了Execute方法。ConcreteCommand是具体的命令类，它实现了ICommand接口，并持有一个Receiver对象的引用。Invoker是调用者或发送者类，它持有一个ICommand对象的引用，并可以通过SetCommand方法设置命令，通过ExecuteCommand方法执行命令。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Receiver receiver = new Receiver();
ICommand command = new ConcreteCommand(receiver);
Invoker invoker = new Invoker();
invoker.SetCommand(command);
invoker.ExecuteCommand();
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了一个Receiver对象、一个ConcreteCommand对象和一个Invoker对象。然后我们通过Invoker的SetCommand方法设置了命令，并通过ExecuteCommand方法执行了命令。
執行流程如下：
- 創建一個接收者對象。
- 創建一個具體命令對象，並將接收者對象傳遞給它。
- 創建一個調用者或發送者對象。
- 通过调用者对象的
SetCommand方法设置命令。 - 通过调用者对象的
ExecuteCommand方法执行命令。
3. 解釋器模式（interpreter）
解釋器模式（interpreter pattern）是一種行為型設計模式，用於解決一些固定語法格式的需求。它定義了如何在語言中表示和解析語法。
以下是在 c#中實現解釋器模式的一個簡單示例：
// 抽象表达式
public interface IExpression
{
bool Interpret(string context);
}
// 终结符表达式
public class TerminalExpression : IExpression
{
private string data;
public TerminalExpression(string data)
{
this.data = data;
}
public bool Interpret(string context)
{
if (context.Contains(data))
{
return true;
}
return false;
}
}
// 非终结符表达式
public class OrExpression : IExpression
{
private IExpression expr1 = null;
private IExpression expr2 = null;
public OrExpression(IExpression expr1, IExpression expr2)
{
this.expr1 = expr1;
this.expr2 = expr2;
}
public bool Interpret(string context)
{
return expr1.Interpret(context) || expr2.Interpret(context);
}
}
在这个代码中，IExpression是抽象表达式，定义了Interpret方法。TerminalExpression是终结符表达式，它实现了IExpression接口。OrExpression是非终结符表达式，它也实现了IExpression接口。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
IExpression isMale = GetMaleExpression();
IExpression isMarriedWoman = GetMarriedWomanExpression();
Console.WriteLine($"John is male? {isMale.Interpret("John")}");
Console.WriteLine($"Julie is a married women? {isMarriedWoman.Interpret("Married Julie")}");
Console.ReadLine();
}
// 规则：Robert 和 John 是男性
public static IExpression GetMaleExpression()
{
IExpression robert = new TerminalExpression("Robert");
IExpression john = new TerminalExpression("John");
return new OrExpression(robert, john);
}
// 规则：Julie 是一个已婚的女性
public static IExpression GetMarriedWomanExpression()
{
IExpression julie = new TerminalExpression("Julie");
IExpression married = new TerminalExpression("Married");
return new OrExpression(julie, married);
}
}
在這個例子中，我們定義了兩個規則，"robert 和 john 是男性"和"julie 是一個已婚的女性"。我們然後創建了兩個表達式對象，分別表示這兩個規則，並使用這兩個對象來解析輸入。
執行流程如下：
- 創建終結符表達式對象和非終結符表達式對象，用於表示規則。
- 调用表达式对象的
Interpret方法，解析输入的字符串。 - 輸出解析結果。
4. 疊代器模式（iterator）
疊代器模式（iterator pattern）是一種行為型設計模式，它提供了一種方法來訪問一個對象的元素，而不需要暴露該對象的內部表示。以下是在 c#中實現疊代器模式的一個簡單示例：
// 抽象聚合类
public interface IAggregate
{
IIterator CreateIterator();
void Add(string item);
int Count { get; }
string this[int index] { get; set; }
}
// 具体聚合类
public class ConcreteAggregate : IAggregate
{
private List<string> items = new List<string>();
public IIterator CreateIterator()
{
return new ConcreteIterator(this);
}
public int Count
{
get { return items.Count; }
}
public string this[int index]
{
get { return items[index]; }
set { items.Insert(index, value); }
}
public void Add(string item)
{
items.Add(item);
}
}
// 抽象迭代器
public interface IIterator
{
string First();
string Next();
bool IsDone { get; }
string CurrentItem { get; }
}
// 具体迭代器
public class ConcreteIterator : IIterator
{
private ConcreteAggregate aggregate;
private int current = 0;
public ConcreteIterator(ConcreteAggregate aggregate)
{
this.aggregate = aggregate;
}
public string First()
{
return aggregate[0];
}
public string Next()
{
string ret = null;
if (current < aggregate.Count - 1)
{
ret = aggregate[++current];
}
return ret;
}
public string CurrentItem
{
get { return aggregate[current]; }
}
public bool IsDone
{
get { return current >= aggregate.Count; }
}
}
在这个代码中，IAggregate是抽象聚合类，定义了CreateIterator等方法，ConcreteAggregate是具体聚合类，实现了IAggregate接口。IIterator是抽象迭代器，定义了First、Next等方法，ConcreteIterator是具体迭代器，实现了IIterator接口。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
IAggregate aggregate = new ConcreteAggregate();
aggregate.Add("Item A");
aggregate.Add("Item B");
aggregate.Add("Item C");
aggregate.Add("Item D");
IIterator iterator = aggregate.CreateIterator();
Console.WriteLine("Iterating over collection:");
string item = iterator.First();
while (item != null)
{
Console.WriteLine(item);
item = iterator.Next();
}
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了一个ConcreteAggregate对象，并添加了几个元素。然后我们通过CreateIterator方法创建了一个迭代器，并使用这个迭代器遍历了集合中的所有元素。
執行流程如下：
- 創建一個聚合對象，並添加一些元素。
- 通过聚合对象的
CreateIterator方法创建一个迭代器。 - 通过迭代器的
First方法获取第一个元素，然后通过Next方法获取后续的元素，直到获取不到元素为止。
5. 中介者模式（mediator）
中介者模式是一種行為設計模式，它讓你能減少一組對象之間複雜的通信。它提供了一個中介者對象，此對象負責在組中的對象之間進行通信，而不是這些對象直接進行通信。
首先，讓我們定義一個中介者接口和一個具體的中介者：
// Mediator 接口声明了与组件交互的方法。
public interface IMediator
{
void Notify(object sender, string ev);
}
// 具体 Mediators 实现协作行为，它负责协调多个组件。
public class ConcreteMediator : IMediator
{
private Component1 _component1;
private Component2 _component2;
public ConcreteMediator(Component1 component1, Component2 component2)
{
_component1 = component1;
_component1.SetMediator(this);
_component2 = component2;
_component2.SetMediator(this);
}
public void Notify(object sender, string ev)
{
if (ev == "A")
{
Console.WriteLine("Mediator reacts on A and triggers following operations:");
this._component2.DoC();
}
if (ev == "D")
{
Console.WriteLine("Mediator reacts on D and triggers following operations:");
this._component1.DoB();
this._component2.DoC();
}
}
}
接著，我們定義一個基礎組件類和兩個具體組件：
public abstract class BaseComponent
{
protected IMediator _mediator;
public BaseComponent(IMediator mediator = null)
{
_mediator = mediator;
}
public void SetMediator(IMediator mediator)
{
this._mediator = mediator;
}
}
// 具体 Components 实现各种功能。它们不依赖于其他组件。
// 它们也不依赖于任何具体 Mediator 类。
public class Component1 : BaseComponent
{
public void DoA()
{
Console.WriteLine("Component 1 does A.");
this._mediator.Notify(this, "A");
}
public void DoB()
{
Console.WriteLine("Component 1 does B.");
this._mediator.Notify(this, "B");
}
}
public class Component2 : BaseComponent
{
public void DoC()
{
Console.WriteLine("Component 2 does C.");
this._mediator.Notify(this, "C");
}
public void DoD()
{
Console.WriteLine("Component 2 does D.");
this._mediator.Notify(this, "D");
}
}
最後，我們來創建一個客戶端代碼：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// The client code.
Component1 component1 = new Component1();
Component2 component2 = new Component2();
new ConcreteMediator(component1, component2);
Console.WriteLine("Client triggers operation A.");
component1.DoA();
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Client triggers operation D.");
component2.DoD();
}
}
這個示例中的各個組件通過中介者來進行通信，而不是直接通信，這樣就可以減少組件之間的依賴性，使得它們可以更容易地被獨立修改。當一個組件發生某個事件（例如"component 1 does a"）時，它會通過中介者來通知其他組件，這樣其他組件就可以根據這個事件來做出響應（例如"component 2 does c"）。
6. 備忘錄模式（memento）
備忘錄模式是一種行為設計模式，它能保存對象的狀態，以便在後面可以恢復它。在大多數情況下，這種模式可以讓你在不破壞對象封裝的前提下，保存和恢復對象的歷史狀態。
以下是一个简单的备忘录模式的实现，其中有三个主要的类：Originator（保存了一个重要的状态，这个状态可能会随着时间改变），Memento（保存了Originator的一个快照，这个快照包含了Originator的状态），以及Caretaker（负责保存Memento）。
// Originator 类可以生成一个备忘录，并且可以通过备忘录恢复其状态。
public class Originator
{
private string _state;
public Originator(string state)
{
this._state = state;
Console.WriteLine($"Originator: My initial state is: {_state}");
}
public void DoSomething()
{
Console.WriteLine("Originator: I'm doing something important.");
_state = GenerateRandomString(30);
Console.WriteLine($"Originator: and my state has changed to: {_state}");
}
private string GenerateRandomString(int length = 10)
{
string allowedSymbols = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
string result = string.Empty;
while (length > 0)
{
result += allowedSymbols[new Random().Next(0, allowedSymbols.Length)];
length--;
}
return result;
}
public IMemento Save()
{
return new ConcreteMemento(_state);
}
public void Restore(IMemento memento)
{
_state = memento.GetState();
Console.WriteLine($"Originator: My state has changed to: {_state}");
}
}
// 备忘录接口提供了获取备忘录和原发器状态的方法。但在该接口中并未声明所有的方法，一些方法只在原发器中声明。
public interface IMemento
{
string GetName();
string GetState();
DateTime GetDate();
}
// Concrete Memento 存储原发器状态，并通过原发器实现备份。备忘录是不可变的，因此，没有 set 方法。
public class ConcreteMemento : IMemento
{
private string _state;
private DateTime _date;
public ConcreteMemento(string state)
{
_state = state;
_date = DateTime.Now;
}
public string GetState()
{
return _state;
}
public string GetName()
{
return $"{_date} / ({_state.Substring(0, 9)})...";
}
public DateTime GetDate()
{
return _date;
}
}
// Caretaker 不依赖于具体备忘录类。结果，它不会有任何访问原发器状态的权利，它只能获取备忘录的元数据。
public class Caretaker
{
private List<IMemento> _mementos = new List<IMemento>();
private Originator _originator = null;
public Caretaker(Originator originator)
{
this._originator = originator;
}
public void Backup()
{
Console.WriteLine("\nCaretaker: Saving Originator's state...");
_mementos.Add(_originator.Save());
}
public void Undo()
{
if (_mementos.Count == 0)
{
return;
}
var memento = _mementos.Last();
_mementos.Remove(memento);
Console.WriteLine("Caretaker: Restoring state to: " + memento.GetName());
try
{
_originator.Restore(memento);
}
catch (Exception)
{
Undo();
}
}
public void ShowHistory()
{
Console.WriteLine("Caretaker: Here's the list of mementos:");
foreach (var memento in _mementos)
{
Console.WriteLine(memento.GetName());
}
}
}
// 客户端代码
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Originator originator = new Originator("Super-duper-super-puper-super.");
Caretaker caretaker = new Caretaker(originator);
caretaker.Backup();
originator.DoSomething();
caretaker.Backup();
originator.DoSomething();
caretaker.Backup();
originator.DoSomething();
Console.WriteLine();
caretaker.ShowHistory();
Console.WriteLine("\nClient: Now, let's rollback!\n");
caretaker.Undo();
Console.WriteLine("\nClient: Once more!\n");
caretaker.Undo();
}
}
以上的代碼中，originator 持有一些重要的狀態，並且提供了方法去保存它的狀態到一個備忘錄對象以及從備忘錄對象中恢復它的狀態。caretaker 負責保存備忘錄，但是它不能操作備忘錄對象中的狀態。當用戶執行操作時，我們先保存當前的狀態，然後執行操作。如果用戶後來不滿意新的狀態，他們可以方便地從舊的備忘錄中恢復狀態。
7. 觀察者模式（observer）
觀察者模式（observer pattern）是一種行為型設計模式，當一個對象的狀態發生變化時，依賴它的所有對象都會得到通知並被自動更新。以下是在 c#中實現觀察者模式的一個簡單示例：
// 抽象观察者
public interface IObserver
{
void Update();
}
// 具体观察者
public class ConcreteObserver : IObserver
{
private string name;
public ConcreteObserver(string name)
{
this.name = name;
}
public void Update()
{
Console.WriteLine($"{name} received an update!");
}
}
// 抽象主题
public interface ISubject
{
void RegisterObserver(IObserver observer);
void RemoveObserver(IObserver observer);
void NotifyObservers();
}
// 具体主题
public class ConcreteSubject : ISubject
{
private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
public void RegisterObserver(IObserver observer)
{
observers.Add(observer);
}
public void RemoveObserver(IObserver observer)
{
if (observers.Contains(observer))
{
observers.Remove(observer);
}
}
public void NotifyObservers()
{
foreach (var observer in observers)
{
observer.Update();
}
}
public void ChangeState()
{
// 触发状态变化，通知所有观察者
NotifyObservers();
}
}
在这个代码中，IObserver是抽象观察者，定义了Update方法，ConcreteObserver是具体观察者，实现了IObserver接口。ISubject是抽象主题，定义了RegisterObserver、RemoveObserver和NotifyObservers方法，ConcreteSubject是具体主题，实现了ISubject接口。
以下是一個使用這個模式的示例：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
subject.RegisterObserver(new ConcreteObserver("Observer 1"));
subject.RegisterObserver(new ConcreteObserver("Observer 2"));
subject.RegisterObserver(new ConcreteObserver("Observer 3"));
subject.ChangeState();
Console.ReadLine();
}
}
在这个例子中，我们创建了一个ConcreteSubject对象，并注册了三个观察者。然后我们通过ChangeState方法改变了主题的状态，这会触发主题通知所有观察者。
執行流程如下：
- 創建一個具體主題對象。
- 创建几个具体观察者对象，并通过主题的
RegisterObserver方法将这些观察者注册到主题中。 - 通过主题的
ChangeState方法改变主题的状态，这会触发主题通知所有观察者。
8. 狀態模式（state）
狀態模式在面向對象編程中，是一種允許對象在其內部狀態改變時改變其行為的設計模式。這種類型的設計模式屬於行為型模式。在狀態模式中，我們創建對象表示各種狀態，以及一個行為隨狀態改變而改變的上下文對象。
以下是一個狀態模式的示例。這個示例中，我們將創建一個銀行帳戶，它有兩個狀態：正常狀態（normalstate）和透支狀態（overdrawnstate）。當用戶執行操作（存款和取款）時，帳戶狀態將相應地進行更改。
首先，我們定義一個表示狀態的接口：
public interface IAccountState
{
void Deposit(Action addToBalance);
void Withdraw(Action subtractFromBalance);
void ComputeInterest();
}
然後，我們創建兩個表示具體狀態的類：
public class NormalState : IAccountState
{
public void Deposit(Action addToBalance)
{
addToBalance();
Console.WriteLine("Deposit in NormalState");
}
public void Withdraw(Action subtractFromBalance)
{
subtractFromBalance();
Console.WriteLine("Withdraw in NormalState");
}
public void ComputeInterest()
{
Console.WriteLine("Interest computed in NormalState");
}
}
public class OverdrawnState : IAccountState
{
public void Deposit(Action addToBalance)
{
addToBalance();
Console.WriteLine("Deposit in OverdrawnState");
}
public void Withdraw(Action subtractFromBalance)
{
Console.WriteLine("No withdraw in OverdrawnState");
}
public void ComputeInterest()
{
Console.WriteLine("Interest and fees computed in OverdrawnState");
}
}
然後，我們創建一個 context 類，它使用這些狀態來執行其任務：
public class BankAccount
{
private IAccountState _state;
private double _balance;
public BankAccount(IAccountState state)
{
_state = state;
_balance = 0;
}
public void Deposit(double amount)
{
_state.Deposit(() => _balance += amount);
StateChangeCheck();
}
public void Withdraw(double amount)
{
_state.Withdraw(() => _balance -= amount);
StateChangeCheck();
}
public void ComputeInterest()
{
_state.ComputeInterest();
}
private void StateChangeCheck()
{
if (_balance < 0.0)
_state = new OverdrawnState();
else
_state = new NormalState();
}
}
現在，你可以創建一個實例並運行一個 demo 來測試這個狀態模式的代碼：
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
var account = new BankAccount(new NormalState());
account.Deposit(1000); // Deposit in NormalState
account.Withdraw(2000); // Withdraw in NormalState; No withdraw in OverdrawnState
account.Deposit(100); // Deposit in OverdrawnState
account.ComputeInterest(); // Interest and fees computed in OverdrawnState
Console.ReadKey();
}
}
這個程式首先在正常狀態下進行存款操作，然後嘗試進行取款操作。由於取款金額超過帳戶餘額，所以帳戶進入透支狀態，並阻止進一步的取款操作。但存款仍然被允許，以使帳戶回歸到正常狀態。計算利息的行為也根據帳戶的狀態變化而變化。
9. 策略模式（strategy）
策略模式定義了一系列的算法，並將每一個算法封裝起來，使得它們可以相互替換。策略模式讓算法獨立於使用它的客戶而獨立變化。
以下是一個簡單的策略模式的 c#實現。這個例子中，我們將創建一個排序策略，比如快速排序和冒泡排序，它們實現同一個接口，然後創建一個 context 類，它使用這些策略來執行排序操作。
首先，我們定義一個表示排序策略的接口：
public interface ISortStrategy
{
void Sort(List<int> list);
}
然後，我們創建兩個表示具體策略的類：
public class QuickSort : ISortStrategy
{
public void Sort(List<int> list)
{
list.Sort(); // Quick sort is in-place but here we are using built-in method
Console.WriteLine("QuickSorted list ");
}
}
public class BubbleSort : ISortStrategy
{
public void Sort(List<int> list)
{
int n = list.Count;
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++)
if (list[j] > list[j + 1])
{
// swap temp and list[i]
int temp = list[j];
list[j] = list[j + 1];
list[j + 1] = temp;
}
Console.WriteLine("BubbleSorted list ");
}
}
然後，我們創建一個 context 類，它使用這些策略來執行其任務：
public class SortedList
{
private List<int> _list = new List<int>();
private ISortStrategy _sortstrategy;
public void SetSortStrategy(ISortStrategy sortstrategy)
{
this._sortstrategy = sortstrategy;
}
public void Add(int num)
{
_list.Add(num);
}
public void Sort()
{
_sortstrategy.Sort(_list);
// Print sorted list
foreach (int num in _list)
{
Console.Write(num + " ");
}
Console.WriteLine();
}
}
現在，你可以創建一個實例並運行一個 demo 來測試這個策略模式的代碼：
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
SortedList sortedList = new SortedList();
sortedList.Add(1);
sortedList.Add(5);
sortedList.Add(3);
sortedList.Add(4);
sortedList.Add(2);
sortedList.SetSortStrategy(new QuickSort());
sortedList.Sort(); // Output: QuickSorted list 1 2 3 4 5
sortedList.SetSortStrategy(new BubbleSort());
sortedList.Sort(); // Output: BubbleSorted list 1 2 3 4 5
Console.ReadKey();
}
}
這個程式首先創建了一個未排序的列表，然後它首先使用快速排序策略進行排序，接著又使用冒泡排序策略進行排序。
10. 模板方法模式（template method）
模板方法模式定義了一個操作中算法的骨架，將這些步驟延遲到子類中。模板方法使得子類可以不改變算法的結構即可重定義該算法的某些特定步驟。
以下是一個模板方法模式的示例。這個示例中，我們將創建一個烹飪食物的過程，這個過程有一些固定的步驟（例如準備材料，清理），但是具體的烹飪步驟則取決於具體的食物。
首先，我們定義一個抽象的模板類：
public abstract class CookingProcedure
{
// The 'Template method'
public void PrepareDish()
{
PrepareIngredients();
Cook();
CleanUp();
}
public void PrepareIngredients()
{
Console.WriteLine("Preparing the ingredients...");
}
// These methods will be overridden by subclasses
public abstract void Cook();
public void CleanUp()
{
Console.WriteLine("Cleaning up...");
}
}
然後，我們創建兩個具體的子類，它們分別實現了具體的烹飪步驟：
public class CookPasta : CookingProcedure
{
public override void Cook()
{
Console.WriteLine("Cooking pasta...");
}
}
public class BakeCake : CookingProcedure
{
public override void Cook()
{
Console.WriteLine("Baking cake...");
}
}
現在，你可以創建一個實例並運行一個 demo 來測試這個模板方法模式的代碼：
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
CookingProcedure cookingProcedure = new CookPasta();
cookingProcedure.PrepareDish();
Console.WriteLine();
cookingProcedure = new BakeCake();
cookingProcedure.PrepareDish();
Console.ReadKey();
}
}
在这个程序中，我们首先创建了一个CookPasta对象，然后调用其PrepareDish方法。然后，我们创建了一个BakeCake对象，再次调用其PrepareDish方法。这两个对象虽然具有不同的Cook方法，但是它们的PrepareDish方法的结构（即算法的骨架）是相同的。
11. 訪問者模式（visitor）
訪問者模式（visitor pattern）是一種將算法與對象結構分離的軟體設計模式。這種模式的基本想法就是通過所謂的"訪問者"來改變元素的操作。這樣一來，元素的類可以用於表示元素結構，而具體的操作則可以在訪問者類中定義。
以下是一個使用 c#實現的訪問者模式示例，包括了詳細的注釋和執行流程。
這個示例中有三個主要部分：訪問者（ivisitor）、可訪問元素（ielement）和元素結構（objectstructure）。同時有具體訪問者（concretevisitor）和具體元素（concreteelement）。
// 访问者接口
public interface IVisitor
{
void VisitConcreteElementA(ConcreteElementA concreteElementA);
void VisitConcreteElementB(ConcreteElementB concreteElementB);
}
// 具体访问者A
public class ConcreteVisitorA : IVisitor
{
public void VisitConcreteElementA(ConcreteElementA concreteElementA)
{
Console.WriteLine($"{concreteElementA.GetType().Name} is being visited by {this.GetType().Name}");
}
public void VisitConcreteElementB(ConcreteElementB concreteElementB)
{
Console.WriteLine($"{concreteElementB.GetType().Name} is being visited by {this.GetType().Name}");
}
}
// 具体访问者B
public class ConcreteVisitorB : IVisitor
{
public void VisitConcreteElementA(ConcreteElementA concreteElementA)
{
Console.WriteLine($"{concreteElementA.GetType().Name} is being visited by {this.GetType().Name}");
}
public void VisitConcreteElementB(ConcreteElementB concreteElementB)
{
Console.WriteLine($"{concreteElementB.GetType().Name} is being visited by {this.GetType().Name}");
}
}
// 元素接口
public interface IElement
{
void Accept(IVisitor visitor);
}
// 具体元素A
public class ConcreteElementA : IElement
{
public void Accept(IVisitor visitor)
{
visitor.VisitConcreteElementA(this);
}
}
// 具体元素B
public class ConcreteElementB : IElement
{
public void Accept(IVisitor visitor)
{
visitor.VisitConcreteElementB(this);
}
}
// 对象结构
public class ObjectStructure
{
private List<IElement> _elements = new List<IElement>();
public void Attach(IElement element)
{
_elements.Add(element);
}
public void Detach(IElement element)
{
_elements.Remove(element);
}
public void Accept(IVisitor visitor)
{
foreach (var element in _elements)
{
element.Accept(visitor);
}
}
}
執行流程如下：
- 創建具體元素 concreteelementa 和 concreteelementb 的實例。
- 創建對象結構 objectstructure 的實例，並將步驟 1 創建的具體元素添加到對象結構中。
- 創建具體訪問者 concretevisitora 和 concretevisitorb 的實例。
- 調用對象結構的 accept 方法，傳入步驟 3 創建的具體訪問者，使具體訪問者訪問對象結構中的所有元素。
以下是一個使用上述代碼的示例：
public class Program
{
public static void Main()
{
ObjectStructure objectStructure = new ObjectStructure();
objectStructure.Attach(new ConcreteElementA());
objectStructure.Attach(new ConcreteElementB());
ConcreteVisitorA visitorA = new ConcreteVisitorA();
ConcreteVisitorB visitorB = new ConcreteVisitorB();
objectStructure.Accept(visitorA);
objectStructure.Accept(visitorB);
Console.ReadKey();
}
}
這個程式會列印出訪問者 a 和訪問者 b 分別訪問具體元素 a 和具體元素 b 的信息。
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