高级C#设计模式：代码示例

C# 高级设计模式：从理论到实践

设计模式 (Design Patterns) 是解决典型软件架构问题的经过验证的方案。在初级层面，开发者会接触到 Singleton、Factory 或 Adapter。然而，要在 .NET 平台上创建灵活、可维护且可扩展的系统，必须掌握更复杂的行为型和结构型模式。本文将深入探讨三种高级模式：Chain of Responsibility、State 和 Visitor。每种模式都将通过 C# 的实际示例进行说明，并利用现代语言特性（records、pattern matching、generics）。

1. Chain of Responsibility (职责链模式)

Chain of Responsibility 模式允许将请求沿处理链顺序传递，直到某个处理器处理该请求。这消除了发送方与接收方之间的硬绑定。在 C# 中，它常用于 ASP.NET Core 的 middleware 或数据验证。

示例：权限检查系统

假设我们有一个执行操作的请求。每个处理器检查一个条件（身份验证、授权、限制）。

// 基类处理器public abstract class Handler{    protected Handler? NextHandler;

    public void SetNext(Handler handler) => NextHandler = handler;

    public abstract void Handle(RequestContext context);}

public class AuthenticationHandler : Handler{    public override void Handle(RequestContext context)    {        if (context.IsAuthenticated)        {            Console.WriteLine("Authentication passed.");            NextHandler?.Handle(context);        }        else        {            Console.WriteLine("Error: user not authenticated.");        }    }}

public class AuthorizationHandler : Handler{    public override void Handle(RequestContext context)    {        if (context.Role == "Admin")        {            Console.WriteLine("Authorization passed.");            NextHandler?.Handle(context);        }        else        {            Console.WriteLine("Error: insufficient permissions.");        }    }}

// 请求上下文public record RequestContext(bool IsAuthenticated, string Role);

// 使用var authHandler = new AuthenticationHandler();var authzHandler = new AuthorizationHandler();authHandler.SetNext(authzHandler);

var context = new RequestContext(true, "Admin");authHandler.Handle(context);// 输出:// Authentication passed.// Authorization passed.

这种模式非常适合创建处理管道，其中每个步骤可以中断执行或将控制权传递给下一步。

2. State (状态模式)

State 模式允许对象在内部状态改变时改变其行为。从外部看，对象似乎改变了它的类。在 C# 中，通过接口和组合可以方便地实现。

示例：在线商店的订单管理

订单可以处于以下状态：New、Paid、Shipped、Delivered。每个状态定义了哪些操作是允许的。

// 状态接口public interface IOrderState{    void Pay(Order order);    void Ship(Order order);    void Deliver(Order order);}

// 具体状态public class NewOrderState : IOrderState{    public void Pay(Order order)    {        Console.WriteLine("Order paid.");        order.State = new PaidOrderState();    }

    public void Ship(Order order) => Console.WriteLine("Error: order not paid yet.");    public void Deliver(Order order) => Console.WriteLine("Error: order not shipped yet.");}

public class PaidOrderState : IOrde
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