C#设计模式总结

Posted 2020-09-26

一、引言

　　经过这段时间对设计模式的学习，自己的感触还是很多的，因为我现在在写代码的时候，经常会想想这里能不能用什么设计模式来进行重构。所以，学完设计模式之后，感觉它会慢慢地影响到你写代码的思维方式。这里对设计模式做一个总结，一来可以对所有设计模式进行一个梳理，二来可以做一个索引来帮助大家收藏。

　　PS: 其实，很早之前我就看过所有的设计模式了，但是并没有写博客，但是不久就很快忘记了，也没有起到什么作用，这次以博客的形式总结出来，发现效果还是很明显的，因为通过这种总结的方式，我对它理解更深刻了，也记住的更牢靠了，也影响了自己平时实现功能的思维。所以，我鼓励大家可以通过做笔记的方式来把自己学到的东西进行梳理，这样相信可以理解更深，更好，我也会一直写下来，之后打算写WCF一系列文章。

　　其实WCF内容很早也看过了，并且博客园也有很多前辈写的很好，但是，我觉得我还是需要自己总结，因为只有这样，知识才是自己的，别人写的多好，你看了之后，其实还是别人了，所以鼓励大家几点（对于这几点，也是对自己的一个提醒）：

1. 要动手实战别人博客中的例子；
2. 实现之后进行总结，可以写博客也可以自己记录云笔记等；
3. 想想能不能进行扩展，进行举一反三。

二、 设计原则

　　使用设计模式的根本原因是适应变化，提高代码复用率，使软件更具有可维护性和可扩展性。并且，在进行设计的时候，也需要遵循以下几个原则：单一职责原则、开放封闭原则、里氏代替原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、合成复用原则和迪米特法则。下面就分别介绍了每种设计原则。

2.1 单一职责原则

　　就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。如果一个类承担的职责过多，就等于把这些职责耦合在一起，一个职责的变化可能会影响到其他的职责，另外，把多个职责耦合在一起，也会影响复用性。

2.2 开闭原则(Open-Closed Principle)

　　开闭原则即OCP（Open-Closed Principle缩写）原则，该原则强调的是：一个软件实体（指的类、函数、模块等）应该对扩展开放，对修改关闭。即每次发生变化时，要通过添加新的代码来增强现有类型的行为，而不是修改原有的代码。

　　符合开闭原则的最好方式是提供一个固有的接口，然后让所有可能发生变化的类实现该接口，让固定的接口与相关对象进行交互。

2.3 里氏代替原则(Liskov Substitution Principle)

　　Liskov Substitution Principle,LSP（里氏代替原则）指的是子类必须替换掉它们的父类型。也就是说，在软件开发过程中，子类替换父类后，程序的行为是一样的。只有当子类替换掉父类后，此时软件的功能不受影响时，父类才能真正地被复用，而子类也可以在父类的基础上添加新的行为。为了就来看看违反了LSP原则的例子，具体代码如下所示：

 public class Rectangle
    {
        public virtual long Width { get; set; }
        public virtual long Height { get; set; }
    }
    // 正方形
    public class Square : Rectangle
    {
        public override long Height
        {
            get
            {
                return base.Height;
            }
            set
            {
                base.Height = value;
                base.Width = value;
            }
        }

        public override long Width
        {
            get
            {
                return base.Width;
            }
            set
            {
                base.Width = value;
                base.Height = value;
            }
        }
    }
 class Test
    {
        public void Resize(Rectangle r)
        {
            while (r.Height >= r.Width)
            {
                r.Width += 1;
            }
        }
        var r = new Square() { Width = 10, Height = 10 };
         new Test().Resize(r);
     }

　　上面的设计，正如上面注释的一样，在执行SmartTest的resize方法时，如果传入的是长方形对象，当高度大于宽度时，会自动增加宽度直到超出高度。但是如果传入的是正方形对象，则会陷入死循环。此时根本原因是，矩形不能作为正方形的父类，既然出现了问题，可以进行重构，使它们俩都继承于四边形类。重构后的代码如下所示：

 // 四边形
    public abstract class Quadrangle
    {
        public virtual long Width { get; set; }
        public virtual long Height { get; set; }
    }
    // 矩形
    public class Rectangle : Quadrangle
    {
        public override long Height { get; set; }

        public override long Width { get; set; }
       
    }
    // 正方形
    public class Square : Quadrangle
    {
        public long _side;

        public Square(long side)
        {
            _side = side;
        }
    }
 class Test
    {
        public void Resize(Quadrangle r)
        {
            while (r.Height >= r.Width)
            {
                r.Width += 1;
            }
        }


        static void Main(string[] args)
        {
            var s = new Square(10);

            new Test().Resize(s);
        }
    }

2.4 依赖倒置原则

　　依赖倒置（Dependence Inversion Principle, DIP）原则指的是抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象，也就是提出的 “面向接口编程，而不是面向实现编程”。这样可以降低客户与具体实现的耦合。

2.5 接口隔离原则

　　接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）指的是使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。也就是说不要让一个单一的接口承担过多的职责，而应把每个职责分离到多个专门的接口中，进行接口分离。过于臃肿的接口是对接口的一种污染。

2.6 合成复用原则

　　合成复用原则（Composite Reuse Principle, CRP）就是在一个新的对象里面使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分。新对象通过向这些对象的委派达到复用已用功能的目的。简单地说，就是要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。

　　要使用好合成复用原则，首先需要区分"Has—A"和“Is—A”的关系。

　　“Is—A”是指一个类是另一个类的“一种”，是属于的关系，而“Has—A”则不同，它表示某一个角色具有某一项责任。导致错误的使用继承而不是聚合的常见的原因是错误地把“Has—A”当成“Is—A”.例如：

实际上，雇员、经历、学生描述的是一种角色，比如一个人是“经理”必然是“雇员”。在上面的设计中，一个人无法同时拥有多个角色，是“雇员”就不能再是“学生”了，这显然不合理，因为现在很多在职研究生，即使雇员也是学生。

　　上面的设计的错误源于把“角色”的等级结构与“人”的等级结构混淆起来了，误把“Has—A”当作"Is—A"。具体的解决方法就是抽象出一个角色类：

2.7 迪米特法则

　　迪米特法则（Law of Demeter，LoD）又叫最少知识原则（Least Knowledge Principle，LKP），指的是一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解。也就是说，一个模块或对象应尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立，这样当一个模块修改时，影响的模块就会越少，扩展起来更加容易。

　　关于迪米特法则其他的一些表述有：只与你直接的朋友们通信；不要跟“陌生人”说话。

　　外观模式（Facade Pattern)和中介者模式（Mediator Pattern）就使用了迪米特法则。