在软件开发中，设计模式是一种被广泛应用的重要知识和实践。设计模式为我们提供了一种面向对象设计的经验总结和最佳实践，可以帮助我们编写可重用、可维护和可扩展的代码。在C#语言中，有许多经典的设计模式可供开发人员使用。本文将重点介绍工厂模式、单例模式和观察者模式这三种常用的设计模式。
工厂模式（Factory Pattern）
工厂模式是一种对象创建型模式，它提供了一种封装对象创建的方式，使得客户端不需要知道具体实现类，只需要通过工厂类来创建所需的对象。工厂模式包括简单工厂模式、工厂方法模式和抽象工厂模式三种形式。
在C#中，我们可以用工厂模式来创建对象并屏蔽具体实现类。例如，当我们需要创建一个Animal对象时，可以通过一个AnimalFactory工厂类来统一创建。
// 抽象产品类
public abstract class Animal
{
public abstract void Sound();
}
// 具体产品类
public class Dog : Animal
{
public override void Sound()
{
Console.WriteLine("汪汪汪！");
}
}
public class Cat : Animal
{
public override void Sound()
{
Console.WriteLine("喵喵喵！");
}
}
// 工厂类
public class AnimalFactory
{
public static Animal CreateAnimal(string type)
{
Animal animal = null;
if (type == "Dog")
{
animal = new Dog();
}
else if (type == "Cat")
{
animal = new Cat();
}
return animal;
}
}
// 客户端代码
Animal dog = AnimalFactory.CreateAnimal("Dog");
dog.Sound(); // 输出：汪汪汪！
Animal cat = AnimalFactory.CreateAnimal("Cat");
cat.Sound(); // 输出：喵喵喵！
工厂模式将对象的创建和使用分离，可以在不了解具体实现的情况下创建对象，提高了代码的可维护性和扩展性。
单例模式（Singleton Pattern）
单例模式是一种对象创建型模式，它保证一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点来获取该实例。在C#中，我们可以通过私有构造函数和静态实例来实现单例模式。
在许多应用场景下，只需要一个实例就可以满足需求，例如全局配置类、日志记录类等。单例模式可以保证程序中只创建唯一的一个实例，避免了资源的浪费和不一致性的问题。
public class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton Instance
{
get
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
}
// 客户端代码
Singleton singleton1 = Singleton.Instance;
Singleton singleton2 = Singleton.Instance;
Console.WriteLine(singleton1 == singleton2); // 输出：True（相同的实例）
单例模式具有全局访问点，可以方便地访问对象的实例，可以避免创建多个实例和资源的浪费。
观察者模式（Observer Pattern）
观察者模式是一种行为型模式，它定义了对象之间的一种一对多的依赖关系，使得当一个对象的状态发生变化时，所有的依赖对象都会自动收到通知并且更新。
在C#中，观察者模式主要由两个角色组成：被观察者（Subject）和观察者（Observer）。当被观察者的状态发生改变时，它会通知所有的观察者做出相应的响应。
// 被观察者抽象类
public abstract class Subject
{
private List<Observer> observers = new List<Observer>();
public void Attach(Observer observer)
{
observers.Add(observer);
}
public void Detach(Observer observer)
{
observers.Remove(observer);
}
public void Notify()
{
foreach (Observer observer in observers)
{
observer.Update();
}
}
}
// 具体被观察者类
public class ConcreteSubject : Subject
{
private string subjectState;
public string SubjectState
{
get { return subjectState; }
set
{
subjectState = value;
Notify(); // 当状态发生改变时发送通知
}
}
}
// 观察者抽象类
public abstract class Observer
{
public abstract void Update();
}
// 具体观察者类
public class ConcreteObserver : Observer
{
private string name;
public ConcreteObserver(string name)
{
this.name = name;
}
public override void Update()
{
Console.WriteLine($"观察者{name}收到通知！");
}
}
观察者模式可以实现对象之间的解耦，当被观察者的状态发生改变时，所有的观察者都会收到通知并做出相应的处理。
总结
工厂模式、单例模式和观察者模式是C#中常用的设计模式，它们提供了一种灵活、可扩展的软件设计方式。工厂模式可以统一对象的创建，屏蔽具体实现类；单例模式保证类有且只有一个实例，避免了资源的浪费和不一致性；观察者模式可以实现对象之间的解耦，当被观察者的状态发生改变时，观察者会收到通知并做出相应的处理。通过合理的运用这些设计模式，我们可以编写出更加优秀和可维护的C#代码。
本文来自极简博客，作者：智慧探索者，转载请注明原文链接：C#中的设计模式解析：工厂模式、单例模式与观察者模式等
