C#基础系列——委托和设计模式（二）
前言：前篇 C#基础系列——委托实现简单设计模式 简单介绍了下委托的定义及简单用法。这篇打算从设计模式的角度去解析下委托的使用。我们知道使用委托可以实现对象行为（方法）的动态绑定，从而提高设计的灵活性。上次说过，方法可以理解为委托的实例，站在方法的层面，委托实例的一个非常有用的特性是它既不知道，也不关心其封装方法所属类的详细信息，对它来说最重要的是这些方法与该委托的参数和返回值的兼容性。即只要方法的返回类型和参数表是相同的，则方法与委托类型兼容，方法的名称及方法所属类等信息委托是不关心的。有一定编程经验的大侠们肯定都接触过设计模式，其实设计模式大多数都是面向对象多态特性的体现，通过重写子类方法去展现不同的设计需求，这样看，既然是方法重写，那么方法的参数类型和返回值类型肯定是一致的，这是不是和委托的实例十分相似，这样说来，我们通过多态去实现的设计模式是否可以用委托的形式去代替。博主觉得，为了更好的理解委托，可以从这方面着手试试。。。
时间过得真快，转眼C#基础系列已经写了8篇随笔了，不管写的好不好，博主都会继续，做事要有始有终嘛~~前天在园子看到一篇文章目录的博文，这里将博主的系列文章也列一个目录出来，这样以后找起来也方便。
- C#基础系列——Linq to Xml读写xml
- C#基础系列——扩展方法的使用
- C#基础系列——序列化效率比拼
- C#基础系列——反射笔记
- C#基础系列——Attribute特性使用
- C#基础系列——小话泛型
- C#基础系列——多线程的常见用法详解
- C#基础系列——委托和设计模式（一）
- C#基础系列——委托和设计模式（二）
此篇简单抽取了几个设计模式分别按照多态和委托的方式去实现，当然这里的重点并不是讲设计模式，而是为了使读者更好地理解委托。所以设计模式的很多细节，本篇可能会略过。
一、简单工厂模式：本篇就借助计算器的例子加以说明。
1、多态实现简单工厂模式。
class Program2 { static void Main(string[] args) { //1.使用多态实现简单工厂模式 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; } }
代码应该很容易看懂，直接通过方法的重写去实现，在此就不过多讲解。
2、委托方式实现简单工厂模式。
class Program2 { static void Main(string[] args) { #region 2.委托实现简单工厂模式 int x = 8, y = 2; var oCalculator = new Calculator(); var iRes1 = oCalculator.Compute(x, y, oCalculator.Add);//将方法作为参数传下去 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 {
//将方法的实例传递进来，在Compute方法里面执行 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; } }
这里需要定义四个实现方法Add、Subtract、Multiply、Divide，而不用在意这四个方法在哪个类下面，只要这四个方法的的参数和返回值和委托的定义保持一致即可。这也验证了上面说的 “站在方法的层面，委托实例的一个非常有用的特性是它既不知道，也不关心其封装方法所属类的详细信息，对它来说最重要的是这些方法与该委托的参数和返回值的兼容性” 。两种方式得到的结果是相同的：
二、观察者模式：观察者模式最典型的场景就是订阅者和订阅号的场景
1、纯多态方式实现观察者模式：这种代码园子里面非常多。
class Program3 { static void Main(string[] args) { // 具体主题角色通常用具体自来来实现 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(); } } //抽象主题类 public abstract class Subject { private IList<Observer> observers = new List<Observer>(); /// <summary> /// 增加观察者 /// </summary> /// <param name="observer"></param> public void Attach(Observer observer) { observers.Add(observer); } /// <summary> /// 移除观察者 /// </summary> /// <param name="observer"></param> public void Detach(Observer observer) { observers.Remove(observer); } /// <summary> /// 向观察者（们）发出通知 /// </summary> public void Notify() { foreach (Observer o in observers) { o.Update(); } } } //具体主题类 public class ConcreteSubject : Subject { private string subjectState; /// <summary> /// 具体观察者的状态 /// </summary> public string SubjectState { get { return subjectState; } set { subjectState = value; } } } //抽象观察者类 public abstract class Observer { public abstract void Update(); } //具体观察者 public class ConcreteObserver : Observer { private string observerState; private string name; private ConcreteSubject subject; /// <summary> /// 具体观察者用一个具体主题来实现 /// </summary> public ConcreteSubject Subject { get { return subject; } set { subject = value; } } public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name) { this.subject = subject; this.name = name; } /// <summary> /// 实现抽象观察者中的更新操作 /// </summary> public override void Update() { observerState = subject.SubjectState; Console.WriteLine("The observer's state of {0} is {1}", name, observerState); } }
可以看到虽然已经很好的实现了观察者Observer 和主题Subject之间的分离。但是Subject的内部还是有对观察者的调用：
public void Notify() { foreach (Observer o in observers) { o.Update(); } }
2、多态和委托实现观察者模式。
class Program3 { static void Main(string[] args) { // 具体主题角色通常用具体自来来实现 ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject(); //传入的只是观察者的通过方法。 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(); //抽象主题类 public abstract class Subject { public ObserverDelegate observedelegate; /// <summary> /// 增加观察者 /// </summary> /// <param name="observer"></param> public void Attach(ObserverDelegate observer) { observedelegate += observer; } /// <summary> /// 移除观察者 /// </summary> /// <param name="observer"></param> public void Detach(ObserverDelegate observer) { observedelegate -= observer; } /// <summary> /// 向观察者（们）发出通知 /// </summary> public void Notify() { if (observedelegate != null) { observedelegate(); } } } //具体主题类 public class ConcreteSubject : Subject { private string subjectState; /// <summary> /// 具体观察者的状态 /// </summary> public string SubjectState { get { return subjectState; } set { subjectState = value; } } } //具体观察者 public class ConcreteObserver { private string observerState; private string name; private ConcreteSubject subject; /// <summary> /// 具体观察者用一个具体主题来实现 /// </summary> public ConcreteSubject Subject { get { return subject; } set { subject = value; } } public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name) { this.subject = subject; this.name = name; } /// <summary> /// 实现抽象观察者中的更新操作 /// </summary> public void Update() { observerState = subject.SubjectState; Console.WriteLine("The observer's state of {0} is {1}", name, observerState); } }
得到结果：
这样设计的优势：
（1）将通知的方法Update通过委托的形式传入主题对象。这样主题对象Subject就完全和观察者隔离。更好地实现了低耦合。
（2）减少了观察者抽象类的定义。使整个设计更加精简。
（3）如果将设计更进一步，观察者这边自定义delegate void ObserverDelegate()这种类型的方法。比如需要执行Update()方法之后还要记录一个日志的操作。如：
//具体观察者 public class ConcreteObserver { private string observerState; private string name; private ConcreteSubject subject; /// <summary> /// 具体观察者用一个具体主题来实现 /// </summary> public ConcreteSubject Subject { get { return subject; } set { subject = value; } } public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name) { this.subject = subject; this.name = name; } /// <summary> /// 实现抽象观察者中的更新操作 /// </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方法执行完成"); } }
那么在客户端调用时只需要将Log方法以委托的形式传入即可：
static void Main(string[] args) { // 具体主题角色通常用具体自来来实现 ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject(); //传入的只是观察者的通过方法。 var obj = new ConcreteObserver(subject, "Observer A"); subject.Attach(obj.Update); subject.Attach(obj.Log); subject.SubjectState = "Ready"; subject.Notify(); Console.Read(); }
是不是显得更灵活一点。如果是纯多态的方式，由于Subject里面指定了调用Update()方法，所以当需要增加Log方法的时候代码的改变量要大。
三、模板方法模式，这里就以设备采集为例来进行说明：
1、多态实现模板方法模式：
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，不要把模版方法定义为Virtual或abstract方法，避免被子类重写，防止更改流程的执行顺序 public void Spider() { Console.WriteLine("设备采集开始"); this.Login(); this.Validation(); this.SpiderByType1(); this.SpiderByType2(); this.LoginOut(); Console.WriteLine("设备采集结束"); } // 登陆 public void Login() { Console.WriteLine("登陆"); } // 验证 public void Validation() { Console.WriteLine("验证"); } // 采集 public abstract void SpiderByType1(); public abstract void SpiderByType2(); // 注销 public void LoginOut() { Console.WriteLine("注销"); } } //MML类型的设备的采集 public class DeviceMML : TempleteDevice { public override void SpiderByType1() { Console.WriteLine("MML类型设备开始采集1"); //....... } public override void SpiderByType2() { Console.WriteLine("MML类型设备开始采集2"); } } //TL2类型设备的采集 public class DeviceTL2 : TempleteDevice { public override void SpiderByType1() { Console.WriteLine("TL2类型设备开始采集1"); //....... } public override void SpiderByType2() { Console.WriteLine("TL2类型设备开始采集2"); } }
父类里面的非abstract方法都是模板方法，也就是子类公用并且不可以重写的方法。SpiderType1和SpiderType2是需要子类重写的方法。模板方法模式在抽象类中定义了算法的实现步骤，将这些步骤的实现延迟到具体子类中去实现，从而使所有子类复用了父类的代码，所以模板方法模式是基于继承的一种实现代码复用的技术。
2、使用委托改写后：
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，不要把模版方法定义为Virtual或abstract方法，避免被子类重写，防止更改流程的执行顺序 public void Spider() { Console.WriteLine("设备采集开始"); this.Login(); this.Validation(); if (oDelegate != null) { oDelegate(); } this.LoginOut(); Console.WriteLine("设备采集结束"); } // 登陆 public void Login() { Console.WriteLine("登陆"); } // 验证 public void Validation() { Console.WriteLine("验证"); } // 注销 public void LoginOut() { Console.WriteLine("注销"); } } //MML类型的设备的采集 public class DeviceMML { public static void SpiderByType1() { Console.WriteLine("MML类型设备开始采集1"); //....... } public static void SpiderByType2() { Console.WriteLine("MML类型设备开始采集2"); } } //TL2类型设备的采集 public class DeviceTL2 { public static void SpiderByType1() { Console.WriteLine("TL2类型设备开始采集1"); //....... } public static void SpiderByType2() { Console.WriteLine("TL2类型设备开始采集2"); } }
得到结果：
优化模板方法模式的意义：
（1）解除了子类和父类之间的继承关系，更好地实现了对象间的低耦合。
（2）采用委托可以动态实现方法的组合，这种方式更加灵活，子类可以更加灵活的设计不同部分的方法。然后方法的数量通过params来传递，方法的数量没有什么严格的限制。
当然其他设计模式也可以使用委托去优化设计，博主在这里就暂时只分享这三种模式的异同。总的来说，委托不可能代替多态去实现各种模式，但是它和多态联合起来使用可以实现更加灵活的设计。通过这两篇下来，不知道你是否对委托有点感觉了呢，委托这东西，重在实战，就像游泳一样，如果不用那么几次，你永远也不可能学会。以上只是博主个人的理解，可能很多方便没有考虑得那么全面，希望各位园友拍砖斧正~~
