C#设计模式之行为型模式详解

什么是行为型模式

行为型模式是面向对象设计中的一类设计模式，主要关注对象之间的交互和通信，以及对象的职责分配。它们描述了对象的行为，而不是它们的标识或状态。这些模式涉及到算法与对象间职责的分配，其中包括职责链、命令、解释器、迭代器、中介者、回调、观察者、状态、策略和模板方法等实现方法。

为什么需要行为型模式

在开发软件的过程中，我们需要大量使用到对象的行为，比如对象之间的通信、请求和响应等。如果我们没有合理的设计，这些行为很有可能导致代码的混乱和耦合，也会使代码难以维护和扩展。行为型模式可以帮助我们更好地组织代码，使得对象间的交互变得更加清晰、可维护、可扩展，同时也提高了代码的重用性和可读性。

常用的行为型模式及示例说明

命令模式

命令模式( Command Pattern )，将请求放置于对象之间, 并由不同的对象来完成请求的处理。这个模式所涉及到的角色有：

• 命令角色（Command）: 声明执行操作的 接口。
• 具体命令角色（ConcreteCommand）：命令接口实现对象，通常会持有接受者并调用接受者的功能来完成命令要执行的操作。
• 接受者角色（Receiver）: 顾名思义，就是接受者，终于真正执行命令并完成相关操作的对象。
• 请求者角色（Invoker）: 发送命令并要求命令执行请求的对象。
• 客户端角色（Client）: 创建具体的Command对象，并设置命令的接收者，即具体的Receiver对象。

示例说明：

public interface ICommand
{
    void Execute();
}

public class ConcreteCommand : ICommand
{
    private Receiver _receiver;

    public ConcreteCommand(Receiver receiver)
    {
        _receiver = receiver;
    }

    public void Execute()
    {
        _receiver.Action();
    }
}

public class Receiver
{
    public void Action()
    {
        Console.WriteLine("Receiver Action");
    }
}

public class Invoker
{
    private ICommand _command;

    public void SetCommand(ICommand command)
    {
        _command = command;
    }

    public void ExecuteCommand()
    {
        _command.Execute();
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Receiver receiver = new Receiver();

        ConcreteCommand cmd = new ConcreteCommand(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();

        invoker.SetCommand(cmd);

        invoker.ExecuteCommand();
    }
}

观察者模式

观察者模式( Observer Pattern )，又称发布订阅模式( Publish/Subscribe Pattern )，它是一种行为型模式。在该模式中，一个主题对象管理所有依赖它的观察者对象，并自动通知它们，以使它们能够自动更新自己。这个模式所涉及到的角色有：

• 抽象主题角色（Subject）：该类定义了主题的核心功能，管理了所有观察者对象，提供增加或删除观察者的方法。
• 具体主题角色（ConcreteSubject）：具体主题实现从抽象主题角色继承下来的功能，它通常包含有关该主题状态的具体信息，并对状态进行更改。
• 抽象观察者角色（Observer）：该接口定义了观察者的方法，接受到主题发生变化的通知后即进行相应的操作。
• 具体观察者角色（ConcreteObserver）：具体实现的观察者，在接到通知后将进行更新操作。

示例说明：

public interface IObserver<T>
{
    void Update(T data);
}

public interface IObservable<T>
{
    void AddObserver(IObserver<T> observer);
    void RemoveObserver(IObserver<T> observer);
    void NotifyObservers(T data);
}

public class WeatherData : IObservable<double>
{
    private List<IObserver<double>> _observers = new List<IObserver<double>>();
    private double _temperature;

    public void AddObserver(IObserver<double> observer)
    {
        _observers.Add(observer);
    }

    public void NotifyObservers(double data)
    {
        foreach (var observer in _observers)
        {
            observer.Update(data);
        }
    }

    public void RemoveObserver(IObserver<double> observer)
    {
        _observers.Remove(observer);
    }

    public void SetTemperature(double temperature)
    {
        _temperature = temperature;
        NotifyObservers(temperature);
    }
}

public class CurrentConditionsDisplay : IObserver<double>
{
    private double _temperature;

    public void Update(double data)
    {
        _temperature = data;
        Console.WriteLine($"Current temperature is {_temperature}");
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var weatherData = new WeatherData();
        var currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay();
        weatherData.AddObserver(currentConditionsDisplay);
        weatherData.SetTemperature(25);
    }
}

结语

以上是C#设计模式之行为型模式的详细介绍及示例说明，通过学习这些常用的行为型模式，可以使我们更好地组织代码，使得对象间的交互变得更加清晰、可维护、可扩展，同时也提高了代码的重用性和可读性。