值得永久收藏的 C# 設計模式套路

作者：老王Plus的老王 2021-11-10 11:13:02

開發后端

關于設計模式的說法，網上一搜一大堆，咱就不再去說了。我的理解，設計模式就是很多NB的大佬們總結出來的，用來處理特定情況的標準解決方案。

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關于設計模式的說法，網上一搜一大堆，咱就不再去說了。

我的理解，設計模式就是很多NB的大佬們總結出來的，用來處理特定情況的標準解決方案。

那既然是標準方案，就一定會有套路，會有標準的樣子。

幾種常見的設計模式，都有各自的套路模板。下面進入主題，咱們一個一個來說。

一、抽象工廠模式

抽象工廠主要的場景是創建一系列相關或相似的對象。注意這個相關或相似。因為有這個特性，我們就可以抽取出共同點，來形成接口或抽象類，然后通過這個接口或抽象類，來派生出各個對象。

為什么叫抽象工廠?不知道，而且不重要。在我看來，這只是個名字，記下就好。一個東西出來，總要有個名字的，有個人跑出來說，就叫抽象工廠吧。于是就叫抽象工廠了。就像一個人，做了一個網站，讓別人在上面賣東西，后來做大了，需要吹NB了，得給這個經營方式起個名字，于是，B2C 就出現了。現在人們創業做電商，頭一件事先討論做 B2B 還是 B2C。做反了。先做吧，掙錢要緊。做大了，你說叫什么，都會有人聽、有人信。

說跑題了，:P

先寫幾個類型，包括接口和實體類，后面會用到：

// 接口定義 
public interface ILaptop 
{ 
    void GetInfo(); 
} 
public interface IMobile 
{ 
    void GetInfo(); 
} 
 
// 實體類一 
public class MateBook : ILaptop 
{ 
    public void GetInfo() 
    { 
        Console.WriteLine("I am MateBook"); 
    } 
} 
public class Mac : ILaptop 
{ 
    public void GetInfo() 
    { 
        Console.WriteLine("I am Mac"); 
    } 
} 
 
// 實體類二 
public class Mate : IMobile 
{ 
    public void GetInfo() 
    { 
        Console.WriteLine("I am Mate"); 
    } 
} 
public class IPhone : IMobile 
{ 
    public void GetInfo() 
    { 
        Console.WriteLine("I am IPhone"); 
    } 
}

有了上面的類型，我們來看看抽象工廠的套路。

定義：

public interface IFactory 
{ 
    ILaptop CreateLaptop(); 
    IMobile CreateMobile(); 
} 
public class FactoryA : IFactory 
{ 
    public ILaptop CreateLaptop() 
    { 
        return new MateBook(); 
    } 
    public IMobile CreateMobile() 
    { 
        return new Mate(); 
    } 
} 
public class FactoryB : IFactory 
{ 
    public ILaptop CreateLaptop() 
    { 
        return new Mac(); 
    } 
    public IMobile CreateMobile() 
    { 
        return new IPhone(); 
    } 
}

調用：

public static class Example 
{ 
    public static void ExampleTest() 
    { 
        var factoryA = new FactoryA(); 
        var laptopA = factoryA.CreateLaptop(); 
        var mobileA = factoryA.CreateMobile(); 
        laptopA.GetName(); 
        mobileA.GetName(); 
 
        var factoryB = new FactoryB(); 
        var laptopB = factoryB.CreateLaptop(); 
        var mobileB = factoryB.CreateMobile(); 
        laptopB.GetName(); 
        mobileB.GetName(); 
    } 
    //result : 
    //I am MateBook 
    //I am Mate 
    //I am Mac 
    //I am IPhone 
}

這個模式里面，核心的部分就是工廠接口的定義：

public interface IFactory 
{ 
    ILaptop CreateLaptop(); 
    IMobile CreateMobile(); 
}

在這個工廠接口中，加入了多個相似的接口。于是，調用端可以很簡單的以類似的方式去調用，而工廠實體中，對內部引用的實體進行區分。一個典型的場景是：一個程序，對著很多種數據庫。這樣的情況，可以在工廠實體中區分具體連接哪種數據庫，而內部的引用實體，則各自對應不同的數據庫。外部調用時，只需要在初始化時確認使用哪種數據庫，后面的 CRUD 操作，就直接使用就成，調用端不需要考慮數據庫的區別。事實上，這也是抽象工廠用的最多的場景。

二、工廠模式

去掉了抽象兩個字，居然還是一個模式，而且是一個不同的模式。這個名字起的夠混亂。

不過老實說，工廠模式跟抽象工廠模式很像，區別是：抽象工廠模式是在工廠模式的基礎上，又做了一層抽象。

看套路：

public interface IFactory 
{ 
    ILaptop CreateLaptop(); 
} 
public class FactoryA : IFactory 
{ 
    public ILaptop CreateLaptop() 
    { 
        return new MateBook(); 
    } 
} 
public class FactoryB : IFactory 
{ 
    public ILaptop CreateLaptop() 
    { 
        return new Mac(); 
    } 
} 
public static class Example 
{ 
    public static void Test() 
    { 
        var factoryA = new FactoryA(); 
        var laptopA = factoryA.CreateLaptop(); 
        laptopA.GetName(); 
 
        var factoryB = new FactoryA(); 
        var laptopB = factoryB.CreateLaptop(); 
        laptopB.GetName(); 
    } 
    //result : 
    //I am MateBook 
    //I am Mac 
}

看到了吧，跟抽象工廠確實很相似。不過在使用上，工廠模式用得會更多。任何類都可以按工廠模式來寫。這個模式最大的作用，是把定義和實體做了分層。開發時，可以一部分人去定義接口，而另一部分人去實現這個接口。而且，工作模式可以隨時擴展為抽象工廠。比方一開始只是可能有多種數據庫，但具體是哪些數據庫還沒確定，就可以先按工廠模式寫，等數據庫定下來，隨時就很容易轉為抽象工廠了。

三、建造者模式

這個名稱起的更不知所云了，就因為一個 Builder?

其實他說的是這么個事。我們經常看到這樣的代碼：

var mobile = new MobileBuilder() 
                .WithBrand("Apple") 
                .WithModel("13Pro") 
                .WithMemory("512G") 
                .Build();

看著是不是很洋氣?

來看看這個套路：

// 這就是個數據模型 
public class Mobile 
{ 
    public string Brand { get; set; } 
    public string Model { get; set; } 
    public string Memory { get; set; } 
} 
 
// 這才是 Builder 的定義 
public class MobileBuilder 
{ 
    private readonly Mobile _mobile = new Mobile(); 
    public MobileBuilder WithBrand(string brand) 
    { 
        _mobile.Brand = brand; 
        return this; 
    } 
    public MobileBuilder WithModel(string model) 
    { 
        _mobile.Model = model; 
        return this; 
    } 
    public MobileBuilder WithMemory(string memory) 
    { 
        _mobile.Memory = memory; 
        return this; 
    } 
    public Mobile Build() 
    { 
        return _mobile; 
    } 
}

然后就可以這樣調用了：

public static class Example 
{ 
    public static void Test() 
    { 
        var mobile = new MobileBuilder() 
                        .WithBrand("Apple") 
                        .WithModel("13Pro") 
                        .WithMemory("512G") 
                        .Build(); 
        Console.WriteLine(mobile.ToJson()); 
    } 
    //result : 
    //{"Brand":"Apple","Model":"13Pro","Memory":"512G"} 
}

個人而言，我很喜歡這個套路，沒有別的，就是洋氣，非常的洋氣。應用場景也非常多，所有數據的 DTO，都可以么寫。

四、原型模式

這個模式聽著會有點陌生。看過一些文章，也把它歸為是創建型模式。實際上，我更傾向于把它看作是一種代碼結構，而不是模式。這種結構最大的作用，是復制 - 通過復制一個存在的實例來創建新實例。

代碼是這樣的：

public class MobilePackage 
{ 
    public string Color { get; set; } 
    public Mobile Mobile { get; set; } 
 
      // 下面才是模式代碼 
    public MobilePackage ShallowCopy() 
    { 
        return (MobilePackage)this.MemberwiseClone(); 
    } 
    public MobilePackage DeepCopy() 
    { 
        var clone = (MobilePackage)this.MemberwiseClone(); 
        clone.Color = new string(Color); 
        clone.Mobile = new Mobile 
        { 
            Brand = new string(Mobile.Brand), 
            Model = new string(Mobile.Model), 
            Memory = new string(Mobile.Memory), 
        }; 
        return clone; 
    } 
}

看看，其實就是一段復制代碼。

但是要注意，對于深拷貝和淺拷貝，涉及到指針和引用，如果你不熟悉，了解后再用。看一下上面的結果：

public static class Example 
{ 
    public static void Test() 
    { 
        var mobilePackage = new MobilePackage 
        { 
            Color = "White", 
            Mobile = new Mobile 
            { 
                    Brand = "Apple", 
                    Model = "13Pro", 
                    Memory = "512G", 
            } 
        }; 
 
        var shallowCopied = mobilePackage.ShallowCopy(); 
        var deepCopied = mobilePackage.DeepCopy(); 
 
        mobilePackage.Color = "Black"; 
        mobilePackage.Mobile.Brand = "Huawei"; 
        mobilePackage.Mobile.Model = "Mate"; 
 
        Console.WriteLine(mobilePackage.ToJson()); 
        Console.WriteLine(shallowCopied.ToJson()); 
        Console.WriteLine(deepCopied.ToJson()); 
    } 
 
    //result: 
    //{"Color":"Black","Mobile":{"Brand":"Huawei","Model":"Mate","Memory":"512G"}} 
    //{"Color":"White","Mobile":{"Brand":"Huawei","Model":"Mate","Memory":"512G"}} 
    //{"Color":"White","Mobile":{"Brand":"Apple","Model":"13Pro","Memory":"512G"}} 
}

結果和你理解的是不是一樣?如果不一樣，去研究一下值和引用的區別。另外，C# 10 里新出來的 Record，就是一個典型的原型模式的類型，也可以了解一下。

五、單例模式

單例模式也是一個用處非常大的模式，而且這個名字起得挺直白。

單例模式，簡單點說就是不管你 new 多少回，實際應用全局內存中只會有一份實例。

套路代碼特別簡單：

public sealed class Singleton 
{ 
    private static Singleton _instance; 
    private static readonly object _locker = new object(); 
 
    private Singleton() 
    { 
    } 
 
    public static Singleton GetInstance() 
    { 
        if (_instance == null) 
        { 
            lock (_locker) 
            { 
                if (_instance == null) 
                { 
                    _instance = new Singleton(); 
                } 
            } 
        } 
        return _instance; 
    } 
}

這里有兩個注意點：

類聲明用到 sealed 關鍵字，以確保這個類不會被派生。

類構造函數用了 private，以確保這個類不會被 new。這本身與單例無關，只是通過這種方式來表明這是一個單例。控制單例的最核心的代碼，其實是下面的 GetInstance() 方法。

調用時，就是下面一行代碼：

Singleton singleton = Singleton.GetInstance();

就OK了。

設計模式有很多種，對應的套路也有很多。其中，有一些是簡單無腦的套路，像上面的單例，而另一些就會比較復雜。

不過，既然是套路，總是有固定的代碼或結構可循的。

我這個主題，打算分幾篇來寫。這是第一篇。

最后做個小注解：套路雖簡單，也要吃透了再用。而且，有時候簡單的代碼就能很好地完成任務，一定不要過度使用。

責任編輯：武曉燕來源：老王Plus

C#設計模式