(原創) 我的Design Pattern之旅[4]：使用Generic改進Strategy Pattern (OO) (Design Pattern) (.NET) (C#)

Abstract
在(原創) 我的Design Pattern之旅：使用template改進Strategy Pattern (OO) (Design Pattern) (C/C++) (template)中，使用了C++的template改進strategy pattern，本文使用C#的generic改進strategy pattern。

Introduction
C# 2.0加入了generic對泛型的支援，所以想將原來C++的template程式一行一行的改成C# generic。

在strategy pattern中，通常為了讓strategy能完全存取物件的public method/property，我們會利用傳this將整個物件傳給strategy

public void drawShape() {
  this.shape.draw(this);
}


為了達成此需求，我們的interface須如此定義

interface IShape {
  void draw(Grapher grapher);
}


完整的程式碼如下


 1/* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_StrategyPattern3_polymorphism_this.cs
 5Compiler    : Visual Studio 2005 / C# 2.0
 6Description : Demo how to use Strategy Pattern with this
 7Release     : 04/07/2007 1.0
 8*/
 9using System;
10
11interface IShape {
12  void draw(Grapher grapher);
13}
14
15class Grapher {
16  private IShape shape;
17  private string text;
18  
19  public Grapher() { }
20  public Grapher(IShape shape) : this(shape, "Hello Shape!!") { }
21  public Grapher(IShape shape, string text) {
22    this.shape = shape;
23    this.text = text;
24  } 
25  
26  public void drawShape() {
27    this.shape.draw(this);
28  }
29  
30  public void setShape(IShape shape, string text) {
31    this.text = text;
32    this.shape = shape;
33  }
34  
35  public string getText () {
36    return this.text;
37  }
38}
39
40
41class Triangle : IShape {
42  public void draw(Grapher grapher) {
43    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Triangle", grapher.getText());
44  }
45}
46
47class Circle: IShape {
48  public void draw(Grapher grapher) {
49    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Circle", grapher.getText());
50  }
51}
52
53class Square : IShape {
54  public void draw(Grapher grapher) {
55    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Square", grapher.getText());
56  }
57}
58
59class main {
60  public static void Main() {
61    Grapher theGrapher = new Grapher(new Square());
62    theGrapher.drawShape();
63
64    theGrapher.setShape(new Circle(), "Hello C#!!");
65    theGrapher.drawShape();
66  }
67}


執行結果

Draw Hello Shape!! in Square
Draw Hello C#!! in Circle


這樣的設計看似完美，但淺在一個問題

interface IShape {
  void draw(Grapher grapher);
}


規定了draw()一定要傳Grapher型別進去，若將來因為需求改變，又多了一個Painter class，且和Grapher毫無相關，既非繼承亦非多型，但又想使用這些strategy，但因為IShape已規定只能傳Grapher型別，所以Painter無法繼續使用IShape interface。

在(原創) 我的Design Pattern之旅[3]：使用template改進Strategy Pattern (OO) (Design Pattern) (C/C++) (template)中，我們已成功使用C++的template解決這種型別被限制的問題，所以我們試著也使用C#的Generic來解決。

首些我們先將IShape改用Generic

interface IShape<T> {
  void draw(T grapher);
}


接著其他實做IShape<T>的程式亦需改寫成

class Triangle<T> : IShape<T> where T : IGrapher {
 public void draw(T grapher) {
   Console.WriteLine("Draw {0:s} in Triangle", grapher.getText());
  }
}


C#多了where這個keyword，這是我卡最久的地方，也是C# generic和C++ template不同之處，C++ template並沒有限定泛型的型別，但C# generic的泛型是『有限的汎型』，或稱『以interface為基礎的汎型』、『強型別泛型』，也就是說，C#泛型不能像C++泛型那樣天馬行空的汎型，C#泛型必須『限制』在interface下，所以where稱為『constraint』

where T : IGrapher


表示泛型T需限制在IGrapher的interface下

也因此，因為各strategy會用到物件的getText()，所以我們定義IGrapher interface一定要有getText()

interface IGrapher {
  string getText();
}


日後若有Painter class也想使用IShape的strategy，只要也實做IGrapher即可。

完整程式碼如下


 1/* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_StrategyPattern3_polymorphism_this.cs
 5Compiler    : Visual Studio 2005 / C# 2.0
 6Description : Demo how to use Strategy Pattern with this by Generic
 7Release     : 04/07/2007 1.0
 8*/
 9using System;
10
11interface IGrapher {
12  string getText();
13}
14
15interface IShape<T> {
16  void draw(T grapher);
17}
18
19class Grapher : IGrapher {
20  private IShape<Grapher> shape;
21
22  private string text;
23
24  public Grapher() { }
25  public Grapher(IShape<Grapher> shape) : this(shape, "Hello Shape!!") { }
26  public Grapher(IShape<Grapher> shape, string text) {
27    this.shape = shape;
28    this.text = text;
29  } 
30
31  public void drawShape() {
32    this.shape.draw(this);
33  }
34  
35  public void setShape(IShape<Grapher> shape, string text) {
36    this.text = text;
37    this.shape = shape;
38  }
39  
40  public string getText () {
41    return this.text;
42  }
43}
44
45class Triangle<T> : IShape<T> where T : IGrapher {
46 public void draw(T grapher) {
47   Console.WriteLine("Draw {0:s} in Triangle", grapher.getText());
48  }
49}
50
51class Circle<T> : IShape<T> where T : IGrapher{
52  public void draw(T grapher) {
53    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Circle", grapher.getText());
54  }
55}
56
57class Square<T> : IShape<T> where T : IGrapher {
58  public void draw(T grapher) {
59    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Square", grapher.getText());
60  }
61}
62
63class main {
64  public static void Main() {
65    Grapher theGrapher = new Grapher(new Square<Grapher>());
66    theGrapher.drawShape();
67  
68    theGrapher.setShape(new Circle<Grapher>(), "Hello C#!!");
69    theGrapher.drawShape();
70  }
71}


執行結果

Draw Hello Shape!! in Square
Draw Hello C#!! in Circle


Conclusion
C#泛型有什麼好處呢?

where T : IGrapher, IPainter


where後面的限制，並不是只能接一個interface或class而已，還能繼續接，若以後要擴充泛型T的使用，只要繼續接下去即可，如此的寫法已經比物件導向的多型還強，多型限定只能在一個interface或abstract class的多型物件體系，但泛型可以是多個interface或多個abstract class的物件體系，所以泛型可視為『更強的多型』。

假如你同時懂C++和C#，或許會覺得用C#泛型解決strategy pattern『不是那麼漂亮』!!因為若還要用interface，我大可這樣寫

 1/* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : DP_StrategyPattern3_polymorphism_this_interface.cs
 5Compiler    : Visual Studio 2005 / C# 2.0
 6Description : Demo how to use Strategy Pattern with this by interface
 7Release     : 04/07/2007 1.0
 8*/
 9using System;
10
11interface IGrapher {
12  string getText();
13}
14
15interface IShape {
16  void draw(IGrapher grapher);
17}
18
19class Grapher : IGrapher {
20  private IShape shape;
21
22  private string text;
23
24  public Grapher() { }
25  public Grapher(IShape shape) : this(shape, "Hello Shape!!") { }
26  public Grapher(IShape shape, string text) {
27    this.shape = shape;
28    this.text = text;
29  }
30
31  public void drawShape() {
32    this.shape.draw(this);
33  }
34
35  public void setShape(IShape shape, string text) {
36    this.text = text;
37    this.shape = shape;
38  }
39
40  public string getText() {
41    return this.text;
42  }
43}
44
45class Triangle : IShape {
46  public void draw(IGrapher grapher) {
47    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Triangle", grapher.getText());
48  }
49}
50
51class Circle : IShape {
52  public void draw(IGrapher grapher) {
53    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Circle", grapher.getText());
54  }
55}
56
57class Square : IShape {
58  public void draw(IGrapher grapher) {
59    Console.WriteLine("Draw {0:s} in Square", grapher.getText());
60  }
61}
62
63class main {
64  public static void Main() {
65    Grapher theGrapher = new Grapher(new Square());
66    theGrapher.drawShape();
67
68    theGrapher.setShape(new Circle(), "Hello C#!!");
69    theGrapher.drawShape();
70  }
71}


沒錯，這也是C#泛型的一個限制，『一個基於interface或class的泛型』，這種『強型別泛型』，好處是讓泛型也可有intelliSense，且在compile-time就能發現錯誤，不像C++屬於『弱型別泛型』，常得在run-time才能發現錯誤，所以C#泛型較C++穩定，不過也由於限制過多，所以比較沒有泛型的味道，以我個人來說，我比較喜歡C++泛型，因為既然要泛型，就是放諸四海皆準，擺脫型別的限制，擺脫interface的枷鎖，而不是到最後還是得靠interface。

雖然如此，仍就可將C#泛型看成『更強的多型』，很多原本多型設計，可以考慮用泛型讓設計應用更廣。

See Also
(原創) 我的Design Pattern之旅[3]：使用template改進Strategy Pattern (OO) (Design Pattern) (C/C++) (template)
(轉貼) Anders Hejlsberg談C#、Java和C++中的泛型 (,NET) (C#)

posted on 2007-04-07 10:36  真 OO无双  阅读(1922)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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