C#项目中常用到的设计模式

1. 引言

一个项目的通常都是从Demo开始，不断为项目添加新的功能以及重构，也许刚开始的时候代码显得非常凌乱，毫无设计可言。但是随着项目的迭代，往往需要将很多相同功能的代码抽取出来，这也是设计模式的开始。熟练运用设计模式应该是每一个软件开发人员的必备技能。今天给大家介绍几个常用的设计模式。

2. 单例模式

单例模式恐怕是很多开发人员最先接触到的模式之一，可以认为就是一个全局变量。它的初始化过程无非就是一开始就new 一个instance，或者惰性初始化等需要用到的时候new 一个instance。这里需要注意的是在多线程情况下new一个instance。通常加上lock 可以解决问题。这里我们利用C# 的系统函数 Interlocked.CompareExchange

    internal class SingletonOne{private static SingletonOne _singleton;private SingletonOne(){}public static SingletonOne Instance{get{if (_singleton == null){Interlocked.CompareExchange(ref _singleton, new SingletonOne(), null);}return _singleton;}}}

3. 迭代器模式

迭代器模式也是用的比较多的一种，通常见于C#的内置容器数据结构 List，Stack等等，为了便于遍历容器内元素。这里给出一个简单版的Stack实现

    internal class Stack<T> : IEnumerable<T>, IEnumerable{private T[] _array;private int _index;private const int DefaultSize = 4;public Stack(int size){var sized = size > 0 ? size : DefaultSize;this._array = new T[sized];this._index = 0;}public int Count{get { return this._index; }}public Stack(IEnumerable<T> data) : this(0){var enumrator = data.GetEnumerator();while (enumrator.MoveNext()){var item = enumrator.Current;this.Push(item);}}public void Push(T item){if (this._index < this._array.Length){this._array[this._index++] = item;}else{var newLength = this._array.Length << 1;T[] newArray = new T[newLength];Array.Copy(this._array, newArray, this.Count);this._array = newArray;this.Push(item);}}public T Pop(){if (this.Count <= 0){throw new ArgumentOutOfRangeException("pop");}else{this._array[this._index] = default(T);return this._array[--this._index];}}public T Get(int index){if (this.Count <= index){throw new ArgumentOutOfRangeException("Get");}else{return this._array[index];}}IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator(){return this.GetEnumerator();}public IEnumerator<T> GetEnumerator(){return new StackEnumerator<T>(this);}}

Stack 的迭代器内部实现：

    internal class StackEnumerator<T> : IEnumerator<T> , IEnumerator{private Stack<T> _stack;private int _index;public StackEnumerator(Stack<T> stack){this._stack = stack;this._index = -1;}public bool MoveNext(){this._index++;return this._index < this._stack.Count;}public void Reset(){this._index = -1;}object  IEnumerator.Current {get { return this.Current; } }public T Current{get { return this._stack.Get(this._index); }}public void Dispose(){this._stack = null;}}

4 工厂模式

工厂模式细分的话有简单工厂模式、抽象工厂模式等。它最核心的就是如何通过 Factory new 一个对象出来。在ASP.NET MVC 消息处理实现过程中工厂模式运用的非常多。比如

在MVC中处理一个Request，其实就是调用Controller下的一个Action，这就需要从Url 和Route 中反射出Controller对象，内部由ControllerFactory创建。

它的默认实现是：DefaultControllerFactory

另一个例子是ValueProviderFactory，它使得Controller 下的Action 能够接收到前端传回来的数据并实现模型绑定，是典型的抽象工厂实现。

5. 订阅模式

订阅模式在某些项目运用比较多，比如 Knockout 整个项目就是一个大的订阅模式的实现，但是它是用javascript编写的。还有像微博、微信公众号等等订阅模式通常少不了。

通常可以定义接口：

    internal interface ISubject{IEnumerable<IObserver> Observers { get; } void Notify();void AddObserver(IObserver observer);void RemoveObserver(IObserver observer);}internal interface IObserver{void ReceiveSubject(ISubject subject);}

实现：

    internal class AritcleObserver : IObserver{public void ReceiveSubject(ISubject subject){// receive the subject
        }}class WeChatArticle : ISubject{private ICollection<IObserver> _observers;private string _name;public WeChatArticle(string name){this._name = name;this._observers = new List<IObserver>();}public IEnumerable<IObserver> Observers{get { return this._observers; }}public void Notify(){foreach (IObserver observer in this._observers){observer.ReceiveSubject(this);}}public void AddObserver(IObserver observer){this._observers.Add(observer);}public void RemoveObserver(IObserver observer){this._observers.Remove(observer);}}

6. 责任链模式

责任链模式没有像工厂模式那样被人熟悉，在ASP.NET WebApi 中有一个非常典型的实现就是WebApi的消息处理管道HttpMessageHandler

这里给一个简单的模拟

    class DataRequest{public string FileName { get; set; }}class DataResponse{public string Error { get; set; }public string Data { get; set; }}internal abstract class RequestHandler{public RequestHandler NextHandler { get; set; }public abstract DataResponse Process(DataRequest request);}class ReadRequestHandler : RequestHandler{public override DataResponse Process(DataRequest request){return new DataResponse(){Data = File.ReadAllText(request.FileName)};}}class ExistsRequestHandler : RequestHandler{public override DataResponse Process(DataRequest request){if (File.Exists(request.FileName)){return this.NextHandler.Process(request);}else{return new DataResponse(){Error = "no exists"};}}}

7. 组合模式

组合模式是使得单个对象和组合对象有一致的行为，一致的行为可以理解为拥有同一个接口，比如图形显示

    class ControlContext{}internal interface IControl{void Draw(ControlContext context);}class Line : IControl{public void Draw(ControlContext context){}}class Circle : IControl{public void Draw(ControlContext context){}}class CompositeControl : IControl{private List<IControl> controls;public CompositeControl(IList<IControl> cons){this.controls = new List<IControl>(cons);}public void Draw(ControlContext context){this.controls.ForEach(c => c.Draw(context));}public void Add(IControl control){this.controls.Add(control);}}