C#中设计模式的应用与经典案例详解

# 1.1 C# 设计模式概述

设计模式是软件工程中常用的可复用解决方案，用于解决常见软件设计问题。它们提供了一种标准化和可维护的方式来组织和编写代码，从而提高软件的质量和可扩展性。

C# 中提供了丰富的内置设计模式，包括创建型、结构型和行为型模式。这些模式可以帮助开发人员解决各种常见的编程问题，例如对象创建、结构组织和行为实现。通过使用设计模式，开发人员可以创建更灵活、更可维护和更可重用的代码。

# 2. 创建型设计模式

创建型设计模式主要用于创建对象，它们提供了创建对象的不同方式，从而提高了代码的灵活性、可扩展性和可维护性。

### 2.1 工厂模式

工厂模式是一种创建对象的方式，它将创建对象的逻辑与使用对象的逻辑分离。工厂模式有三种主要类型：

#### 2.1.1 简单工厂模式

简单工厂模式是工厂模式最简单的一种，它通过一个工厂类来创建对象。工厂类负责根据传入的参数决定创建哪种类型的对象，并返回该对象。

public class ShapeFactory
{
    public Shape CreateShape(string shapeType)
    {
        switch (shapeType)
        {
            case "circle":
                return new Circle();
            case "rectangle":
                return new Rectangle();
            default:
                throw new ArgumentException("Invalid shape type");
        }
    }
}

**逻辑分析：**

* `ShapeFactory` 类是一个工厂类，它负责创建形状对象。
* `CreateShape` 方法接收一个字符串参数，该参数指定要创建的形状类型。
* 根据传入的参数，工厂类决定创建哪种类型的对象，并返回该对象。

#### 2.1.2 工厂方法模式

工厂方法模式是一种更灵活的工厂模式，它将创建对象的逻辑委托给不同的工厂子类。每个工厂子类负责创建特定类型的对象。

public abstract class ShapeFactory
{
    public abstract Shape CreateShape();
}

public class CircleFactory : ShapeFactory
{
    public override Shape CreateShape()
    {
        return new Circle();
    }
}

public class RectangleFactory : ShapeFactory
{
    public override Shape CreateShape()
    {
        return new Rectangle();
    }
}

**逻辑分析：**

* `ShapeFactory` 类是一个抽象工厂类，它定义了创建形状对象的接口。
* `CircleFactory` 和 `RectangleFactory` 是工厂子类，它们分别负责创建圆形和矩形对象。
* 客户端代码可以通过不同的工厂子类创建不同的形状对象。

#### 2.1.3 抽象工厂模式

抽象工厂模式是一种更高级的工厂模式，它创建了一组相关的对象，而不是单个对象。抽象工厂模式将创建不同类型对象族的逻辑委托给不同的工厂子类。

public interface IShapeFactory
{
    IShape CreateShape();
    IColor CreateColor();
}

public class CircleFactory : IShapeFactory
{
    public IShape CreateShape()
    {
        return new Circle();
    }

    public IColor CreateColor()
    {
        return new RedColor();
    }
}

public class RectangleFactory : IShapeFactory
{
    public IShape CreateShape()
    {
        return new Rectangle();
    }

    public IColor CreateColor()
    {
        return new BlueColor();
    }
}

**逻辑分析：**

* `IShapeFactory` 接口定义了创建形状和颜色的接口。
* `CircleFactory` 和 `RectangleFactory` 是工厂子类，它们分别负责创建圆形和矩形对象以及红色和蓝色颜色对象。
* 客户端代码可以通过不同的工厂子类创建不同类型对象族。

# 3.1 适配器模式

适配器模式是一种结构型设计模式，用于将一个类的接口转换成另一个客户端期望的接口。它使原本由于接口不兼容而无法在一起工作的类可以协同工作。

#### 3.1.1 类适配器模式

类适配器模式通过创建一个适配器类来实现，该适配器类继承自目标类，并实现客户端期望的接口。适配器类将客户端的请求委托给目标类，从而适配两种接口之间的差异。

**代码示例：**

// 目标类
public class Target
{
    public virtual void Request()
    {
        Console.WriteLine("Target: Request");
    }
}

// 客户端期望的接口
public interface IAdapter
{
    void SpecificRequest();
}

// 适配器类（继承自目标类）
public class Adapter : Target, IAdapter
{
    public override void Request()
    {
        Console.WriteLine("Adapter: SpecificRequest");
    }
}

// 客户端代码
public class Client
{
    public void Main()
    {
        IAdapter adapter = new Adapter();
        adapter.SpecificRequest();
    }
}

**逻辑分析：**

* `Target` 类是目标类，实现了 `Request` 方法。
* `IAdapter` 接口是客户端期望的接口，定义了 `SpecificRequest` 方法。
* `Adapter` 类继承自 `Target` 类，同时实现了 `IAdapter` 接口。
* `Adapter` 类中的 `Request` 方法被重写，调用 `SpecificRequest` 方