用设计模式固化C#程式

译序： C#进阶文章。译者对Samir提供的C#例子进行了简单整理（作者提供的某些代码在译者的环境中无法通过编译），并编写了对应的C 示例，一并置于译注中，以便读者比对。译文中任何C#、C 程式调试环境均为Microsoft Visual Studio.NET 7.0 Beta2。

概要： 通过提供一个框架，设计模式能够解决应用研发中的许多问题。模式使得设计过程更加清楚高效，他特别适用于C#程式研发，因为C#是面向对象的语言。【译注：因为设计模式的由来和出发点就是描述面向对象的（可复用的）软件设计】现有的设计模式为您自己的类的设计提供了优秀的模板，使用模式能够缩短软件研发周期。本文将描述几个流行的设计模式，包括singleton、strategy、decorator、composite和state，您能够在您自己的应用中使用他们，藉此提高应用的扩展性，并使类更易于重用。

　　 正如任何一个老练的面向对象的软件研发者所了解的那样，缺乏对设计模式最起码的了解而来讨论软件设计架构是不可思议的。假如不是全部那也有大多数的软件应用、工具和系统至少使用了一种甚至更多种设计模式。设计模式是一种对一套相互作用的类的描述，这些类为解决特定上下文环境中的一般性问题提供了框架。换句话说，模式为面向对象软件研发中的特定问题提供了解决方案。此外，模式一般也重视限制其适应解决方案的相关约束和其他因素。类和类之间的连接和通信连同上下文细节一起定义了一个模式，他为任何一个面向对象软件设计中在特性和必要条件方面和之匹配的问题提供了解决方案。

　　 我必须承认我是设计模式的一个热心的支持者。自从我阅读了Gamma、Helm、Johnson和Vlissides合著的那本创造性的著作《设计模式》以来，我就很少不用任何模式而设计软件了。实际上，我在软件设计的早期阶段花了相当可观的时间来定夺可和将来架构自然吻合的模式。毕竟，模式是经过时间和应用领域考验过的对一些问题的解决方案，那些问题已被经验丰富的设计师、研发者和语言专家所解决。对任何一个正在进行软件设计的人员来说，善用可加以利用的知识和专家经验是明智的。而采用一个已被反复证实是成功的解决方案而不是从头发明一个新的往往是个好主意。

　　 几乎没有研发人员能够享受只写小程式的奢侈了。现代的应用软件和系统是复杂的，他们往往由成千上万行代码组成，并且在这些基础代码之上的代码甚至更为庞大。仅仅对工具和语言的简单掌控是不足以胜任程式设计需要的，公司软件研发一般都需要在设计和架构上具备极大的弹性，以适应在产品研发的不同阶段客户的不断变化的需求，甚至在产品发布后也常常如此。这种动态性需要软件设计必须强健。他应该能够适应变化并且不会带来任何不必要的连锁反应—不应该需要重写潜在的、不相干的（子）系统。向不具备扩展能力的模块添加特性和组件是令人沮丧的和难以达到预期目标的。封闭的、无弹性的设计迟早会被变化的压力所压垮。设计模式有助于弹性架构的基础铺设，而这，是每一个优秀的面向对象设计的一起特点。

　　 设计模式已被编目归类以用于解决从细小问题乃至大规模架构级问题。本文将介绍几个流行的设计模式，在我自己的项目里，我发现他们很有用。尽管熟悉面向对象设计的概念有助于理解本文，但我并不假定您具备任何设计模式的预备知识。尽管任何适宜于面向对象研发的程式语言都能够用来阐明模式，但我将只用C#来编写例子【译注：但我不是J 我给出了和C#对应的C 的完整示例，以便于熟悉C 的读者进行比对J】，也借此来展示这门语言的威力。我不会讨论任何微软.NET类库细节，相反，我将集中于使用C#语言作为设计面向对象软件的工具。
C#和设计模式

　　 C#是个现代的程式语言，他通过提供直接映射面向对象设计概念的句法结构和语义支持来促进面向对象软件研发。这和C 大不相同，C 同时支持面向过程、面向对象和泛型编程。虽然如此，假如您是一名C 程式员，跟进C#是很容易的。对于C 程式员来说，这个学习曲线是相当平坦的。即使您以前从未看过任何C#代码，理解本文示例代码也不应该有任何问题。事实上，假如您发现C#对设计模式的实现更为清楚，我也不会有任何惊讶，特别是假如您以前使用设计模式编写过代码的话。一般讨论设计模式的书籍和文章都会周详地描述模式所要解决的问题和上下文细节，并随后提供一个规范的解决方案的描述。本文不会那么严谨，我只关注模式本质，并辅以适当的C#示例来加以说明。

　　 让我们从最简单的设计模式开始：singleton。

singleton

　　 任何编写过MFC应用的研发人员（不管编写的应用是如何的小）都知道什么是singleton。singleton是类的唯一实例。使用MFC时，从CWinApp派生的应用类的全局实例就是singleton。当然，在MFC应用中，尽管规定不允许创建应用类的第二个实例，但是并没有什么能够阻止您那么做。【译注：实际上，不管是VC6.0还是VC7.0Beta2，他们的编译器都能够一定程度地限制您创建第二个实例。之所以说一定程度上，是因为诸如这种情况编译器并不帮您检查—试图在窗体的某个按钮事件里创建应用类的第二个实例】在这种情况下，当您需要某个特定的类表现出singleton行为时，一个更好的替代方案是让这个类自己负责确保只会被创建一个并且只有一个实例。再回到MFC，我们知道确保应用类实例的唯一性的责任被留给了研发应用的程式员，他（她）们必须小心不要创建应用类的第二个实例。

　　 现在来看看表1所示的类。singleton的访问被局限于必须通过静态方法Instance。多数情况下，singleton应该具备全局可见性，这可通过将其创建方法public来实现。和用全局变量模拟singleton不同，这种模式能够防止创建出多余的实例，同时兼具全局可见性。注意，该类的构造器被置为private，这就意味着没有任何办法能够绕过静态方法Instance来直接创建类的实例。

　　 表1

class Singleton { private static Singleton singleton = null; public static Singleton Instance() { if (null == singleton) singleton = new Singleton(); return singleton; } private Singleton() { } }

　　 singleton模式的作用还不止于此，尤其是能够将其扩展，以创建类的可变数量的实例。假定有一个应用，当需要执行特定任务时就需要调度一个工作者线程。考虑到节约系统资源，我们使用singleton来实现这个线程类。不久，需要singleton线程处理的任务变得密集起来，假如我们决定扩展这个应用，我们能够很方便地增加工作者线程的数量，因为线程的创建和对他们的访问授权的任何逻辑都被定义在一个类中。

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