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~~