C#的设计模式_c# 结构型和创建型怎么区分-优快云博客

C#中的设计模式

设计模式是软件工程中解决常见问题的可重用方案，在C#中尤为重要，因为它能提升代码的可维护性、可扩展性和复用性。C#作为面向对象语言，支持类、接口、委托等特性，使设计模式实现更灵活。下面我将从设计模式的三大分类（创建型、结构型和行为型）入手，逐步解释每个类型的关键模式、C#实现方式，并提供代码示例。所有内容基于标准GoF设计模式（Gang of Four），确保真实可靠。

1. 创建型模式

创建型模式关注对象的创建机制，帮助控制对象实例化过程。

单例模式 (Singleton Pattern)
确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在C#中，常用静态成员实现。

public sealed class Singleton
{
    private static Singleton _instance = null;
    private Singleton() { } // 私有构造函数防止外部实例化

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                _instance = new Singleton();
            }
            return _instance;
        }
    }
}

工厂方法模式 (Factory Method Pattern)
定义一个接口用于创建对象，但由子类决定实例化哪个类。这在C#中常用于依赖注入。

public interface IProduct
{
    void Operation();
}

public class ConcreteProduct : IProduct
{
    public void Operation() => Console.WriteLine("具体产品操作");
}

public abstract class Creator
{
    public abstract IProduct FactoryMethod();
}

public class ConcreteCreator : Creator
{
    public override IProduct FactoryMethod() => new ConcreteProduct();
}

2. 结构型模式

结构型模式处理对象组合，以形成更大的结构。

适配器模式 (Adapter Pattern)
使不兼容接口的类能一起工作，常用于集成旧系统。在C#中，通过类或对象适配器实现。

public interface ITarget
{
    void Request();
}

public class Adaptee
{
    public void SpecificRequest() => Console.WriteLine("特定请求");
}

public class Adapter : ITarget
{
    private Adaptee _adaptee = new Adaptee();

    public void Request() => _adaptee.SpecificRequest();
}

装饰器模式 (Decorator Pattern)
动态添加功能到对象，而不修改其结构。C#的委托特性简化了此模式。

public abstract class Component
{
    public abstract void Operation();
}

public class ConcreteComponent : Component
{
    public override void Operation() => Console.WriteLine("基础操作");
}

public abstract class Decorator : Component
{
    protected Component _component;
    public Decorator(Component component) => _component = component;
    public override void Operation() => _component.Operation();
}

public class ConcreteDecorator : Decorator
{
    public ConcreteDecorator(Component component) : base(component) { }
    public override void Operation()
    {
        base.Operation();
        Console.WriteLine("添加额外功能");
    }
}

3. 行为型模式

行为型模式关注对象间的通信和责任分配。

观察者模式 (Observer Pattern)
定义一对多依赖，当一个对象状态改变时，所有依赖者自动更新。C#的事件机制（如event和delegate）天然支持此模式。

public class Subject
{
    public event EventHandler StateChanged;
    private int _state;

    public int State
    {
        get => _state;
        set
        {
            _state = value;
            OnStateChanged();
        }
    }

    protected virtual void OnStateChanged() => StateChanged?.Invoke(this, EventArgs.Empty);
}

public class Observer
{
    public void Update(object sender, EventArgs e) => Console.WriteLine("状态已更新");
}

策略模式 (Strategy Pattern)
定义一系列算法，封装每个算法，并使它们可互换。在C#中，常用接口和委托实现。

public interface IStrategy
{
    void Execute();
}

public class ConcreteStrategyA : IStrategy
{
    public void Execute() => Console.WriteLine("策略A执行");
}

public class ConcreteStrategyB : IStrategy
{
    public void Execute() => Console.WriteLine("策略B执行");
}

public class Context
{
    private IStrategy _strategy;
    public Context(IStrategy strategy) => _strategy = strategy;
    public void ExecuteStrategy() => _strategy.Execute();
}