C#设计模式与代码示例

C# 设计模式：完整示例指南

设计模式是软件开发中常见问题的成熟解决方案。在 .NET 生态系统和 C# 中，掌握设计模式尤为重要，因为许多模式已直接集成到平台中（例如用于 Dispose 模式的 IDisposable）。本文将根据 GoF（四人帮）分类法，通过 C# 实际示例介绍三大类设计模式。

创建型模式

创建型模式负责对象创建，使系统独立于对象的创建、组合和表示方式。

单例模式

确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。在 C# 中常用于日志记录器、缓存或配置管理。

public sealed class Logger{    private static readonly Lazy<Logger> _instance =         new Lazy<Logger>(() => new Logger());

    public static Logger Instance => _instance.Value;

    private Logger() { }

    public void Log(string message)    {        Console.WriteLine($"[{DateTime.Now}] {message}");    }}

// 使用示例Logger.Instance.Log("应用程序已启动");

工厂方法模式

定义创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。适用于需要扩展的逻辑。

public interface ITransport{    void Deliver();}

public class Truck : ITransport{    public void Deliver() => Console.WriteLine("公路运输");}

public class Ship : ITransport{    public void Deliver() => Console.WriteLine("海运配送");}

public abstract class Logistics{    public abstract ITransport CreateTransport();

    public void PlanDelivery()    {        var transport = CreateTransport();        transport.Deliver();    }}

public class RoadLogistics : Logistics{    public override ITransport CreateTransport() => new Truck();}

public class SeaLogistics : Logistics{    public override ITransport CreateTransport() => new Ship();}

// 使用示例Logistics logistics = new RoadLogistics();logistics.PlanDelivery(); // 公路运输

结构型模式

结构型模式定义类和对象的组合方式，以形成更大的结构。

适配器模式

将一个类的接口转换为客户端期望的另一个接口。常用于集成第三方库或遗留代码。

// 目标接口（ITarget）public interface IXmlParser{    string ParseToXml(string data);}

// 适配者类public class JsonParser{    public string ParseToJson(string data)     {        return $"{{\\"data\\": \\"{data}\\"}}";    }}

// 适配器public class JsonToXmlAdapter : IXmlParser{    private readonly JsonParser _jsonParser;

    public JsonToXmlAdapter(JsonParser jsonParser)    {        _jsonParser = jsonParser;    }

    public string ParseToXml(string data)    {        var json = _jsonParser.ParseToJson(data);        // 最简单的 JSON 到 XML 转换        return $"<data>{data}</data>";    }}

// 使用示例var adapter = new JsonToXmlAdapter(new JsonParser());string xml = adapter.ParseToXml("Hello");Console.WriteLine(xml); // <data>Hello</data>

装饰器模式

动态地为对象添加新职责。在 C# 中通常通过继承或组合实现。

public interface INotifier{    void Send(string message);}

public class E