浅谈.NET独有精巧泛型设计模式
2012-05-15 10:03 Tellme_C# 阅读(259) 评论(0) 编辑 收藏 举报虽然泛型出现已有多年,连Java都早已借鉴引入了泛型(虽然是语法糖),可是用泛型的编程思维方式并没有得到相应的普及。一方面是由于过去大量的Framework仍然是在非泛型时代写成的,另一方面泛型的设计模式没有得到发展,改变的时候该到了。
来举一个例子说明这两点。我们如果写过网络数据抓取的代码,应该熟悉这样的代码:
- var request = WebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/") as HttpWebRequest;
或者这么写,也是一样:
- var request = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/") as HttpWebRequest;
大家可想过,为什么每次都要as一下?
类似的情况还有,比如做图像处理的弟兄会熟悉:
- var bm = Image.FromFile("e:\\me.jpg") as Bitmap;
和
- var bm = Bitmap.FromFile("e:\\me.jpg") as Bitmap;
我想过,但没想明白。上面两种写法,都是调用父类的工厂方法,实际返回了一个子类的实例。显然,即使不了解OCP,凭直觉也应该想到,父类的实现中不应该被子类所决定。写WebRequest和Image的前辈可能也觉得直接返回子类实例不妥,所以阴险地把方法签名的返回类型改成了父类。
虽然这种行径值得严重鄙视。但.NET程序员大都是人云亦云,照葫芦画瓢的好学生,所以这个问题多年了也没有修改。
理想的设计应该是这样:父类的每个子类,都有独立的工厂方法,返回其自身的实例。这样做法,在泛型出现前非常笨拙,得不偿失,但有了泛型,就可以精巧地实现。
以模拟Image类为例,Image和BitMap实现如下:
- class Image<T> where T:Image<T>, new()
- {
- public string Path { get; set; }
- public static T FromFile(string path)
- {
- return new T() { Path = path };
- }
- }
- class Bitmap:Image<Bitmap>
- {
- }
Image自身的工厂方法,就没有存在的必要了。
可以简单地测试一下:
- var path = @"e:\me.jpg";
- var bm = Bitmap.FromFile(path); ;
- Console.WriteLine(bm.Path);
- Console.WriteLine(bm.GetType().Name);
输出结果如下:
- Path: e:\me.jpg
- Type: Bitmap
为了让大家更熟悉一下,再举一个实现数据结构中的二叉树作例子。
传统的树节点类,无论无论C/C++/Java都是类似这样:
- class TreeNode
- {
- public TreeNode LeftChild { get; set; }
- public TreeNode RightChild { get; set; }
- public TreeNode Parent { get; set; }
- public int Value { get; set; }
- }
大家知道,二叉树又分好几种,AVL树、B树、红黑树等等。实现特殊的二叉树数据结构,势必要继承TreeNode。由于树节点的类型中,有类型为基类的成员,所以在子类操作这些成员时,往往也要强制转换类型,这比Image和WebRequest的例子,只在实例创建时转换类型还麻烦。
这就该泛型模式一显身手的好机会了,请看其父类型的实现:
- /// <typeparam name="T">Type of the node.</typeparam>
- /// <typeparam name="K">Type of the node value.</typeparam>
- class TreeNode<T,K> where T:TreeNode<T,K> where K: IComparable<K>
- {
- public T LeftChild { get; set; }
- public T RightChild { get; set; }
- public T Parent { get; set; }
- public K Value { get; set; }
- }
之后,实现任何一种特殊二叉树结构,比如RBTreeNode代表红黑树节点,可以这样:
- class RBTreeNode : TreeNode<RBTreeNode,Int32>
- {
- /// <summary>
- /// 树节点颜色,是否为红。
- /// </summary>
- public bool IsRed { get; set; }
- public override string ToString()
- {
- return this.Value + "," + (this.IsRed ? "R" : "B");
- }
- }
这个是AVL树:
- class AvlTreeNode : TreeNode<AvlTreeNode,Int32>
- {
- /// <summary>
- /// 节点的平衡度
- /// </summary>
- public int Balance { get; set; }
- public override string ToString()
- {
- return "Balance: " + Balance + ", Value: " + this.Value;
- }
- }
不但完全符合OCP原则,而且再也不需要as来强制转换节点类型了。
这肯定不是我的首创,其实.NET Framework中已经不少这样的设计,比如IComparable<T>接口。也有不少优秀的框架采用了类似的设计,比如大石头同学的ORM框架NewLife.XCode。
看上去也很简单吧,但是很多人思维还停留在面向对象语言刚诞生的阶段,还不习惯用这种设计模式。我认为这种写法足够典型和通用,足以得上一种设计模式,而且是.NET特殊优势,独特魅力。
说到设计模式,其实GOF提出的23种设计模式多年了,已经过时,出现了许多新模式(比如并发编程方面,参考Wiki Design Pattern)。旧有的模式中,有的已经包含在.NET语言特性中,有的模式实现方式已经改头换面。尤其在泛型出现后,许多模式的实现可以变得简洁许多,优雅许多。
不要一遍遍炒过去的冷饭,设计模式应该与时俱进,永远是充满新鲜活力的话题。