新版C#设计模式手册：创建、结构、行为模式解析

"设计模式 (C#) 整理制作：Terrylee http://terrylee.cnblogs.com 新版设计模式手册[C#]" 设计模式是软件开发中的重要概念，它们是解决常见问题的经过验证的解决方案模板。C#语言中的设计模式同样遵循GOF（GoF，Gang of Four）提出的23种经典设计模式，这些模式可以分为三大类：创建型、结构型和行为型。以下是对这些模式的详细介绍： 一、创建型模式 1. 单件模式（Singleton） 单件模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在C#中，通常通过私有构造函数和静态内部类实现，保证线程安全的同时避免多实例情况。例如： ```csharp public class Singleton { private static readonly Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() { } public static Singleton Instance => instance; } ``` 2. 抽象工厂模式（Abstract Factory） 抽象工厂模式提供一个接口用于创建相关或依赖对象的家族，而无需指定具体类。在C#中，可以定义接口和实现该接口的多个工厂类。 3. 建造者模式（Builder） 建造者模式将复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。C#中，可以通过定义一个构建接口和多个具体构建者实现不同的构造步骤。 4. 工厂方法模式（Factory Method） 工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。在C#中，可以定义一个抽象工厂类，由其子类实现具体的实例化操作。 5. 原型模式（Prototype） 原型模式通过克隆已有对象来创建新对象，减少重复代码。C#支持对象的浅复制和深复制，可以利用`ICloneable`接口或者`MemberwiseClone()`方法实现。 二、结构型模式 6. 适配器模式（Adapter） 适配器模式将不兼容的接口转换为客户期望的接口。在C#中，可以使用类适配器或对象适配器，通过继承或组合实现接口转换。 7. 桥接模式（Bridge） 桥接模式将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。C#中，可以使用接口和类的组合来实现。 8. 组合模式（Composite） 组合模式允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构。C#中的`System.Collections.Generic.IEnumerable<T>`接口就是组合模式的一个应用。 9. 装饰模式（Decorator） 装饰模式动态地给对象添加新的职责，可以不改变对象接口的情况下增加功能。C#中的`IDisposable`接口和`using`语句就是装饰模式的体现。 10. 外观模式（Facade） 外观模式提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一组接口。在C#中，可以创建一个简单的类来隐藏复杂的子系统操作。 11. 享元模式（Flyweight） 享元模式有效地共享对象，减少内存消耗。在C#中，常用于大量细粒度对象的场景，例如字符缓存。 12. 代理模式（Proxy） 代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。C#中的远程代理、虚拟代理和缓存代理都是代理模式的应用。 三、行为型模式 13. 职责链模式（Chain of Responsibility） 职责链模式避免将请求的发送者和接收者耦合在一起，让多个对象都有可能处理请求。在C#中，可以使用委托和事件实现职责链。 14. 命令模式（Command） 命令模式将请求封装为一个对象，以便使用不同的请求、队列请求、或者支持可撤销的操作。C#中的委托和事件机制支持命令模式的实现。 15. 解释器模式（Interpreter） 解释器模式提供了表达特定语言的语法的方式。C#中的表达式树（Expression Trees）可以用于构建和执行解释器。 16. 迭代器模式（Iterator） 迭代器模式提供一种方法顺序访问聚合对象的元素，而又不暴露其底层表示。C#中的`IEnumerator<T>`接口和`IEnumerable<T>`接口实现了迭代器模式。 17. 中介者模式（Mediator） 中介者模式定义一个中介对象来简化原本复杂的交互关系。C#中，可以创建一个类作为中介，管理多个类之间的通信。 18. 备忘录模式（Memento） 备忘录模式在不破坏封装性的前提下，捕获对象的内部状态，并在对象需要时恢复。C#中，可以使用序列化或自定义类来实现备忘录。 19. 观察者模式（Observer） 观察者模式定义对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。C#中的`INotifyPropertyChanged`接口和事件支持观察者模式。 20. 状态模式（State） 状态模式允许对象在其内部状态改变时改变其行为，对象看起来好像修改了它的类。C#中，可以使用多态和条件语句实现状态切换。 21. 策略模式（Strategy） 策略模式定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。C#中，可以使用接口和类来实现策略。 22. 模板方法模式（Template Method） 模板方法模式定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。在C#中，抽象基类可以定义模板方法，子类重写具体步骤。 23. 访问者模式（Visitor） 访问者模式表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。C#中，可以通过双分派实现访问者模式。 设计模式是软件工程的宝贵财富，它们提供了可复用的设计方案，帮助开发者写出更灵活、可维护的代码。理解并熟练运用这些模式，能显著提高软件开发的效率和质量。