C#新版设计模式手册：全面解析23种设计模式

"新版设计模式手册[C#]" 在软件工程中，设计模式是一种解决常见设计问题的经验总结，是经过多次实践验证的优秀设计方案。本书《新版设计模式手册[C#]》专注于C#编程语言中的设计模式应用，由 Terrylee 整理制作。以下是对书中涵盖的设计模式进行的详细解释： 一．创建型模式 1. 单件模式（Singleton Pattern）：单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。它常用于控制资源的共享，如日志服务、线程池等。在C#中，可以使用静态内部类或者`lock`关键字来实现线程安全的单例。 ```csharp public sealed 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 Pattern）：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。它允许用户使用同一家族的不同实现，提高了代码的灵活性。 ```csharp interface IFactory { IProduct CreateProduct(); } class ConcreteFactory1 : IFactory { public IProduct CreateProduct() => new Product1(); } class ConcreteFactory2 : IFactory { public IProduct CreateProduct() => new Product2(); } ``` 3. 建造者模式（Builder Pattern）：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。它允许用户按步骤组装对象，避免了在构造函数中传递大量参数。 ```csharp class Builder { public void BuildPartA() { ... } public void BuildPartB() { ... } public Product GetResult() { return new Product(); } } class Director { public Product Construct(Builder builder) { builder.BuildPartA(); builder.BuildPartB(); return builder.GetResult(); } } ``` 4. 工厂方法模式（Factory Method Pattern）：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。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。 ```csharp abstract class Creator { public abstract Product FactoryMethod(); } class ConcreteCreator1 : Creator { public override Product FactoryMethod() => new Product1(); } class ConcreteCreator2 : Creator { public override Product FactoryMethod() => new Product2(); } ``` 5. 原型模式（Prototype Pattern）：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。在C#中，可以使用`ICloneable`接口或者`MemberwiseClone()`方法实现原型复制。 ```csharp class Prototype : ICloneable { public object Clone() => this.MemberwiseClone(); } ``` 二．结构型模式 结构型模式关注如何组合已有组件以构建更复杂的系统。 6. 适配器模式（Adapter Pattern）：将两个不兼容的接口通过适配器连接在一起，使原本无法一起工作的对象能够协同工作。 7. 桥接模式（Bridge Pattern）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。它将接口和实现解耦，提供了更大的灵活性。 8. 组合模式（Composite Pattern）：允许你将对象组织成树形结构，表现得像单个对象。它支持整体/部分的透明操作。 9. 装饰模式（Decorator Pattern）：动态地给对象添加一些额外的职责，比生成子类更灵活。 10. 外观模式（Facade Pattern）：为子系统提供一个一致的接口，简化了客户端与其交互。 11. 享元模式（Flyweight Pattern）：在大规模对象集合中，通过共享相似对象以减少内存消耗。 12. 代理模式（Proxy Pattern）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。 三．行为型模式 行为型模式主要关注对象之间的交互和责任分配。 13. 职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）：将请求沿着处理者链传递，直到有处理者处理为止，避免硬编码接收者和发送者之间的关系。 14. 命令模式（Command Pattern）：将请求封装为一个对象，以便使用不同的请求、队列请求、以及支持撤销操作。 15. 解释器模式（Interpreter Pattern）：为特定语言提供解析结构，使得用户可以定义新的表达式。 16. 迭代器模式（Iterator Pattern）：提供一种方法顺序访问聚合对象的元素，而不暴露其底层表示。 17. 中介者模式（Mediator Pattern）：定义一个中介对象来简化原本复杂的对象间交互。 18. 备忘录模式（Memento Pattern）：在不破坏封装性的前提下，捕获并存储对象的内部状态，以便恢复对象的先前状态。 19. 观察者模式（Observer Pattern）：定义对象间的一种一对多依赖关系，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。 20. 状态模式（State Pattern）：允许对象在其内部状态改变时改变其行为，对象看起来似乎修改了它的类。 21. 策略模式（Strategy Pattern）：定义一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换，让算法的变化独立于使用算法的客户。 22. 模板方法模式（Template Method Pattern）：在抽象类中定义算法框架，允许子类在不改变算法结构的情况下重写算法的特定步骤。 23. 访问者模式（Visitor Pattern）：定义一个访问结构对象的接口，使得该接口可以作用于结构中的各个元素，而不必修改这些元素的类。 这些设计模式是软件开发中不可或缺的工具，它们提供了可复用的解决方案，帮助开发者设计出更加灵活、可维护和可扩展的系统。通过学习和熟练掌握这些模式，开发者可以更高效地应对各种复杂的设计挑战。