把委托说透（4）：委托与设计模式

委托与很多设计模式都有着千丝万缕的联系，在前面的随笔中已经介绍了委托与策略模式的联系，本节主要来讨论委托与其他两个模式：观察者模式和模板方法模式。

委托与观察者模式

在.NET中，很多设计模式得到了广泛应用，如foreach关键字实现了迭代器模式。同样的，.NET中也内置了观察者模式的实现方式，这种方式就是委托。

观察者模式的一般实现

网上可以找到很多资料介绍观察者模式的实现，我这里介绍一种简单的退化后的观察者模式，即Subject类为具体类，在其之上不再进行抽象。

public class Subject
{
    private List<Observer> observers = new List<Observer>();

    private string state;
    public string State
    {
        set
        {
            state = value;
            NotifyObservers();
        }
        get { return state; }
    }

    public void RegisterObserver(Observer ob)
    {
        observers.Add(ob);
    }

    public void RemoveObserver(Observer ob)
    {
        observers.Remove(ob);
    }

    public void NotifyObservers()
    {
        foreach (Observer ob in observers)
            ob.Update(this);
    }
}

public abstract class Observer
{
    public abstract void Update(Subject subject);
}

public class ConsoleObserver : Observer
{
    public ConsoleObserver(Subject subject)
    {
        subject.RegisterObserver(this);
    }

    public override void Update(Subject subject)
    {
        Console.WriteLine("Subject has changed its state : " + subject.State);
    }
}

调用的方法很简单：

Subject subject = new Subject();
Observer observer = new ConsoleObserver(subject);
subject.State = "Kirin Yao";

Subject类维护一个列表，负责观察者的注册和移除。当其状态发生改变时，就调用NotifyObservers方法通知各个观察者。

观察者模式的委托实现

在.NET中，使用委托可以更简单更优雅地实现观察者模式。在上一篇随笔中，最后的示例其实就是一个观察者模式。MainForm为Subject，SubForm为Observer。当MainForm的状态发生改变时（即点击“传值”按钮时），SubForm作为观察者响应来自MainForm的变化。

与上例对应的，用委托实现的观察者模式的代码大致如下：

namespace DelegateSample
{
    class UpdateEventArgs : EventArgs { }

    class Subject
    {
        private string state;

        public string State 
        {
            get { return state; }
            set 
            {
                state = value;
                OnUpdate(new UpdateEventArgs());
            }
        }

        public event EventHandler<UpdateEventArgs> Update;

        private void OnUpdate(UpdateEventArgs e)
        {
            EventHandler<UpdateEventArgs> handler = Update;
            if (handler != null)
                Update(this, e);
        }
    }

    abstract class Observer
    {
        public Subject Subject { get; set; }

        public Observer(Subject subject)
        {
            this.Subject = subject;
            this.Subject.Update += new EventHandler<UpdateEventArgs>(Subject_Update);
        }

        protected abstract void Subject_Update(object sender, UpdateEventArgs e);
    }

    class ConsoleObserver : Observer
    {
        public ConsoleObserver(Subject subject) : base(subject) { }

        protected override void Subject_Update(object sender, UpdateEventArgs e)
        {
            Subject subject = sender as Subject;
            if (subject != null)
                Console.WriteLine("Subject has changed its state : " + subject.State);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Subject subject = new Subject();
            Observer ob = new ConsoleObserver(subject);
            subject.State = "Kirin Yao";
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

相比传统的观察者模式的实现方式（在Subject中维护一个Observer列表），使用委托避免了Subject与Observer之间的双向引用，Subject作为主题类，对观察者毫无所知，降低了耦合性，语法上也更加优雅。

委托与模板方法模式

模板方法模式封装了一段通用的逻辑，将逻辑中的特定部分交给子类实现。

public abstract class AbstractClass
{
    public void Arithmetic()
    {
        SubArithmeticA();
        SubArithmeticB();
        SubArithmeticC();
    }

    protected abstract void SubArithmeticA();
    protected abstract void SubArithmeticB();
    protected abstract void SubArithmeticC();
}

public class ConcreteClass : AbstractClass
{
    protected override void SubArithmeticA()
    {
        //...
    }

    protected override void SubArithmeticB()
    {
        //...
    }

    protected override void SubArithmeticC()
    {
        //...
    }
}

然而这种继承方式的模板方法耦合度较高，特别是如果逻辑与其外部实现没有必然的从属关系的时候，用传统的模板方法就显得不那么合适了。

在某种程度上，委托可以看做是一个轻量级的模板方法实现方式，它将逻辑中的特定部分转交给注册到委托的方法来实现。从而替代了继承方式的模板方法模式中，在子类中实现特定逻辑的方式。

public delegate void SubArithmetic();

public class ConcreteClass
{
    public void Arithmetic()
    {
        if (SubArithmetic != null)
            SubArithmetic();
    }

    public SubArithmetic SubArithmetic { get; set; }
}

而SubArithmetic的实现交给外部：

ConcreteClass concrete = new ConcreteClass();
concrete.SubArithmetic = Program.SomeMethod;
concrete.Arithmetic();

咋一看在客户端中编写委托的方法似乎还略显麻烦，但值得注意的是，匿名方法和Lambda表达式为我们提供了更加简便的委托语法。在函数式编程日益盛行的今天，我们应该为.NET提供的这种语言特性而感到庆幸。

总结

本文重点讨论委托与设计模式的关系，包括观察者模式和模板方法模式。您是否觉得委托与其他方法也有关系呢？不妨在回复中进行讨论。

到此为止，我们共发布了4篇随笔，讨论委托及其相关概念。其他三篇的链接如下：

把委托说透（1）：开始委托之旅 委托与接口

把委托说透（2）：深入理解委托

把委托说透（3）：委托与事件