C#基礎系列——委托和設計模式（二）

本文轉載自查看原文 2015-08-10 08:59 5707 C#/ 設計模式/ 委托

前言：前篇 C#基礎系列——委托實現簡單設計模式簡單介紹了下委托的定義及簡單用法。這篇打算從設計模式的角度去解析下委托的使用。我們知道使用委托可以實現對象行為（方法）的動態綁定，從而提高設計的靈活性。上次說過，方法可以理解為委托的實例，站在方法的層面，委托實例的一個非常有用的特性是它既不知道，也不關心其封裝方法所屬類的詳細信息，對它來說最重要的是這些方法與該委托的參數和返回值的兼容性。即只要方法的返回類型和參數表是相同的，則方法與委托類型兼容，方法的名稱及方法所屬類等信息委托是不關心的。有一定編程經驗的大俠們肯定都接觸過設計模式，其實設計模式大多數都是面向對象多態特性的體現，通過重寫子類方法去展現不同的設計需求，這樣看，既然是方法重寫，那么方法的參數類型和返回值類型肯定是一致的，這是不是和委托的實例十分相似，這樣說來，我們通過多態去實現的設計模式是否可以用委托的形式去代替。博主覺得，為了更好的理解委托，可以從這方面着手試試。。。

　　時間過得真快，轉眼C#基礎系列已經寫了8篇隨筆了，不管寫的好不好，博主都會繼續，做事要有始有終嘛~~前天在園子看到一篇文章目錄的博文，這里將博主的系列文章也列一個目錄出來，這樣以后找起來也方便。

　　此篇簡單抽取了幾個設計模式分別按照多態和委托的方式去實現，當然這里的重點並不是講設計模式，而是為了使讀者更好地理解委托。所以設計模式的很多細節，本篇可能會略過。

一、簡單工廠模式：本篇就借助計算器的例子加以說明。

1、多態實現簡單工廠模式。

　　 class Program2
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //1.使用多態實現簡單工廠模式
            int x = 8, y = 2;
            var iRes1 = GetObject("+").Compute(x, y);
            var iRes2 = GetObject("-").Compute(x, y);
            var iRes3 = GetObject("*").Compute(x, y);
            var iRes4 = GetObject("/").Compute(x, y);

            Console.WriteLine(iRes1);
            Console.WriteLine(iRes2);
            Console.WriteLine(iRes3);
            Console.WriteLine(iRes4);

            Console.ReadKey();
        }

        static Calculator GetObject(string type)
        {
            Calculator oRes = null;
            switch (type)
            { 
                case "+":
                    oRes = new Add();
                    break;
                case "-":
                    oRes = new Subtract();
                    break;
                case "*":
                    oRes = new Multiply();
                    break;
                case "/":
                    oRes = new Divide();
                    break;
            }
            return oRes;
        }
    }

    public class Calculator
    {
        public virtual int Compute(int x, int y)
        {
            return 0;
        }
    }

    public class Add : Calculator
    {
        public override int Compute(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }
    }

    public class Subtract : Calculator
    {
        public override int Compute(int x, int y)
        {
            return x - y;
        }
    }

    public class Multiply : Calculator
    {
        public override int Compute(int x, int y)
        {
            return x * y;
        }
    }

    public class Divide : Calculator
    {
        public override int Compute(int x, int y)
        {
            if (y == 0)
            {
                return 0;
            }
            return x / y;
        }
    }

代碼應該很容易看懂，直接通過方法的重寫去實現，在此就不過多講解。

2、委托方式實現簡單工廠模式。

class Program2
    {
        
        static void Main(string[] args)
        {
            #region 2.委托實現簡單工廠模式
            int x = 8, y = 2;
            var oCalculator = new Calculator();
            var iRes1 = oCalculator.Compute(x, y, oCalculator.Add);//將方法作為參數傳下去
            var iRes2 = oCalculator.Compute(x, y, oCalculator.Subtract);
            var iRes3 = oCalculator.Compute(x, y, oCalculator.Multiply);
            var iRes4 = oCalculator.Compute(x, y, oCalculator.Divide);

            Console.WriteLine(iRes1);
            Console.WriteLine(iRes2);
            Console.WriteLine(iRes3);
            Console.WriteLine(iRes4); 
            #endregion

            Console.ReadKey();
        }
    }

    public delegate int DelegateCalculator(int x, int y);

    public class Calculator
    {
　　　　 //將方法的實例傳遞進來，在Compute方法里面執行
        public int Compute(int x, int y, DelegateCalculator calculator)
        {
            return calculator(x, y);
        }

        public int Add(int x, int y)
        {
            return x + y;
        }

        public int Subtract(int x, int y)
        {
            return x - y;
        }

        public int Multiply(int x, int y)
        {
            return x * y;
        }

        public int Divide(int x, int y)
        {
            if (y == 0)
            {
                return 0;
            }
            return x / y;
        }
    }

這里需要定義四個實現方法Add、Subtract、Multiply、Divide，而不用在意這四個方法在哪個類下面，只要這四個方法的的參數和返回值和委托的定義保持一致即可。這也驗證了上面說的 “站在方法的層面，委托實例的一個非常有用的特性是它既不知道，也不關心其封裝方法所屬類的詳細信息，對它來說最重要的是這些方法與該委托的參數和返回值的兼容性” 。兩種方式得到的結果是相同的：

二、觀察者模式：觀察者模式最典型的場景就是訂閱者和訂閱號的場景

1、純多態方式實現觀察者模式：這種代碼園子里面非常多。

class Program3
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 具體主題角色通常用具體自來來實現
            ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

            subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer A"));
            subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer B"));
            subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer C"));

            subject.SubjectState = "Ready";
            subject.Notify();

            Console.Read();
        }
    }

    //抽象主題類
    public abstract class Subject
    {
        private IList<Observer> observers = new List<Observer>();

        /// <summary>
        /// 增加觀察者
        /// </summary>
        /// <param name="observer"></param>
        public void Attach(Observer observer)
        {
            observers.Add(observer);
        }

        /// <summary>
        /// 移除觀察者
        /// </summary>
        /// <param name="observer"></param>
        public void Detach(Observer observer)
        {
            observers.Remove(observer);
        }

        /// <summary>
        /// 向觀察者（們）發出通知
        /// </summary>
        public void Notify()
        {
            foreach (Observer o in observers)
            {
                o.Update();
            }
        }
    }

    //具體主題類
    public class ConcreteSubject : Subject
    {
        private string subjectState;

        /// <summary>
        /// 具體觀察者的狀態
        /// </summary>
        public string SubjectState
        {
            get { return subjectState; }
            set { subjectState = value; }
        }
    }

    //抽象觀察者類
    public abstract class Observer
    {
        public abstract void Update();
    }



    //具體觀察者
    public class ConcreteObserver : Observer
    {
        private string observerState;
        private string name;
        private ConcreteSubject subject;

        /// <summary>
        /// 具體觀察者用一個具體主題來實現
        /// </summary>
        public ConcreteSubject Subject
        {
            get { return subject; }
            set { subject = value; }
        }

        public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
        {
            this.subject = subject;
            this.name = name;
        }

        /// <summary>
        /// 實現抽象觀察者中的更新操作
        /// </summary>
        public override void Update()
        {
            observerState = subject.SubjectState;
            Console.WriteLine("The observer's state of {0} is {1}", name, observerState);
        }
    }

可以看到雖然已經很好的實現了觀察者Observer 和主題Subject之間的分離。但是Subject的內部還是有對觀察者的調用：

public void Notify()
{
     foreach (Observer o in observers)
     {
          o.Update();
     }
}

2、多態和委托實現觀察者模式。

　　 class Program3
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 具體主題角色通常用具體自來來實現
            ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

            //傳入的只是觀察者的通過方法。
            subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer A").Update);
            subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer B").Update);
            subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer C").Update);

            subject.SubjectState = "Ready";
            subject.Notify();

            Console.Read();
        }
    }

    public delegate void ObserverDelegate();

    //抽象主題類
    public abstract class Subject
    {
        public ObserverDelegate observedelegate;

        /// <summary>
        /// 增加觀察者
        /// </summary>
        /// <param name="observer"></param>
        public void Attach(ObserverDelegate observer)
        {
            observedelegate += observer;
        }

        /// <summary>
        /// 移除觀察者
        /// </summary>
        /// <param name="observer"></param>
        public void Detach(ObserverDelegate observer)
        {
            observedelegate -= observer;
        }

        /// <summary>
        /// 向觀察者（們）發出通知
        /// </summary>
        public void Notify()
        {
            if (observedelegate != null)
            {
                observedelegate();
            }
        }
    }

    //具體主題類
    public class ConcreteSubject : Subject
    {
        private string subjectState;

        /// <summary>
        /// 具體觀察者的狀態
        /// </summary>
        public string SubjectState
        {
            get { return subjectState; }
            set { subjectState = value; }
        }
    }

    //具體觀察者
    public class ConcreteObserver
    {
        private string observerState;
        private string name;
        private ConcreteSubject subject;

        /// <summary>
        /// 具體觀察者用一個具體主題來實現
        /// </summary>
        public ConcreteSubject Subject
        {
            get { return subject; }
            set { subject = value; }
        }

        public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
        {
            this.subject = subject;
            this.name = name;
        }

        /// <summary>
        /// 實現抽象觀察者中的更新操作
        /// </summary>
        public void Update()
        {
            observerState = subject.SubjectState;
            Console.WriteLine("The observer's state of {0} is {1}", name, observerState);
        }
    }

得到結果：

這樣設計的優勢：

（1）將通知的方法Update通過委托的形式傳入主題對象。這樣主題對象Subject就完全和觀察者隔離。更好地實現了低耦合。

（2）減少了觀察者抽象類的定義。使整個設計更加精簡。

（3）如果將設計更進一步，觀察者這邊自定義delegate void ObserverDelegate()這種類型的方法。比如需要執行Update()方法之后還要記錄一個日志的操作。如：

//具體觀察者
    public class ConcreteObserver
    {
        private string observerState;
        private string name;
        private ConcreteSubject subject;

        /// <summary>
        /// 具體觀察者用一個具體主題來實現
        /// </summary>
        public ConcreteSubject Subject
        {
            get { return subject; }
            set { subject = value; }
        }

        public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
        {
            this.subject = subject;
            this.name = name;
        }

        /// <summary>
        /// 實現抽象觀察者中的更新操作
        /// </summary>
        public void Update()
        {
            observerState = subject.SubjectState;
            Console.WriteLine("The observer's state of {0} is {1}", name, observerState);
        }

        public void Log()
        {
            Console.WriteLine("Log:Update方法執行完成");
        }
    }

那么在客戶端調用時只需要將Log方法以委托的形式傳入即可：

static void Main(string[] args)
        {
            // 具體主題角色通常用具體自來來實現
            ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

            //傳入的只是觀察者的通過方法。
            var obj = new ConcreteObserver(subject, "Observer A");
            subject.Attach(obj.Update);
            subject.Attach(obj.Log);

            subject.SubjectState = "Ready";
            subject.Notify();

            Console.Read();
        }

是不是顯得更靈活一點。如果是純多態的方式，由於Subject里面指定了調用Update()方法，所以當需要增加Log方法的時候代碼的改變量要大。

三、模板方法模式，這里就以設備采集為例來進行說明：

1、多態實現模板方法模式：

    class Program4
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var oTem1 = new DeviceMML();
            oTem1.Spider();
            Console.WriteLine("");
            var oTem2 = new DeviceTL2();
            oTem2.Spider();

            Console.ReadKey();
        }
    }

    public abstract class TempleteDevice
    {
        // 模板方法，不要把模版方法定義為Virtual或abstract方法，避免被子類重寫，防止更改流程的執行順序
        public void Spider()
        {
            Console.WriteLine("設備采集開始");
            this.Login();
            this.Validation();
            this.SpiderByType1();
            this.SpiderByType2();
            this.LoginOut();

            Console.WriteLine("設備采集結束");
        }

        // 登陸
        public void Login()
        {
            Console.WriteLine("登陸");
        }

        // 驗證
        public void Validation()
        {
            Console.WriteLine("驗證");
        }

        // 采集
        public abstract void SpiderByType1();
        public abstract void SpiderByType2();

        // 注銷
        public void LoginOut()
        {
            Console.WriteLine("注銷");
        }
    }

    //MML類型的設備的采集
    public class DeviceMML : TempleteDevice
    {
        public override void SpiderByType1()
        {
            Console.WriteLine("MML類型設備開始采集1");
            //.......
        }

        public override void SpiderByType2()
        {
            Console.WriteLine("MML類型設備開始采集2");
        }
    }

    //TL2類型設備的采集
    public class DeviceTL2 : TempleteDevice
    {
        public override void SpiderByType1()
        {
            Console.WriteLine("TL2類型設備開始采集1");
            //.......
        }

        public override void SpiderByType2()
        {
            Console.WriteLine("TL2類型設備開始采集2");
        }
    }

父類里面的非abstract方法都是模板方法，也就是子類公用並且不可以重寫的方法。SpiderType1和SpiderType2是需要子類重寫的方法。模板方法模式在抽象類中定義了算法的實現步驟，將這些步驟的實現延遲到具體子類中去實現，從而使所有子類復用了父類的代碼，所以模板方法模式是基於繼承的一種實現代碼復用的技術。

2、使用委托改寫后：

    class Program4
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var oTem1 = new TempleteDevice(DeviceMML.SpiderByType1, DeviceMML.SpiderByType2);
            oTem1.Spider();

            Console.WriteLine("");

            var oTem2 = new TempleteDevice(DeviceTL2.SpiderByType1, DeviceTL2.SpiderByType2);
            oTem2.Spider();
            Console.ReadLine();
        }
    }

    public delegate void DeviceDelegate();

    public class TempleteDevice
    {
        public DeviceDelegate oDelegate;

        public TempleteDevice(params DeviceDelegate[] lstFunc)
        {
            foreach (var oFunc in lstFunc)
            {
                oDelegate += oFunc;
            }
            
        }

        // 模板方法，不要把模版方法定義為Virtual或abstract方法，避免被子類重寫，防止更改流程的執行順序
        public void Spider()
        {
            Console.WriteLine("設備采集開始");
            this.Login();
            this.Validation();
            if (oDelegate != null)
            {
                oDelegate();
            }
            this.LoginOut();

            Console.WriteLine("設備采集結束");
        }

        // 登陸
        public void Login()
        {
            Console.WriteLine("登陸");
        }

        // 驗證
        public void Validation()
        {
            Console.WriteLine("驗證");
        }

        // 注銷
        public void LoginOut()
        {
            Console.WriteLine("注銷");
        }
    }

    //MML類型的設備的采集
    public class DeviceMML
    {
        public static void SpiderByType1()
        {
            Console.WriteLine("MML類型設備開始采集1");
            //.......
        }

        public static void SpiderByType2()
        {
            Console.WriteLine("MML類型設備開始采集2");
        }
    }

    //TL2類型設備的采集
    public class DeviceTL2
    {
        public static void SpiderByType1()
        {
            Console.WriteLine("TL2類型設備開始采集1");
            //.......
        }

        public static void SpiderByType2()
        {
            Console.WriteLine("TL2類型設備開始采集2");
        }
    }

得到結果：

優化模板方法模式的意義：

（1）解除了子類和父類之間的繼承關系，更好地實現了對象間的低耦合。

（2）采用委托可以動態實現方法的組合，這種方式更加靈活，子類可以更加靈活的設計不同部分的方法。然后方法的數量通過params來傳遞，方法的數量沒有什么嚴格的限制。

當然其他設計模式也可以使用委托去優化設計，博主在這里就暫時只分享這三種模式的異同。總的來說，委托不可能代替多態去實現各種模式，但是它和多態聯合起來使用可以實現更加靈活的設計。通過這兩篇下來，不知道你是否對委托有點感覺了呢，委托這東西，重在實戰，就像游泳一樣，如果不用那么幾次，你永遠也不可能學會。以上只是博主個人的理解，可能很多方便沒有考慮得那么全面，希望各位園友拍磚斧正~~

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