把委托说透(4):委托与设计模式

委托与很多设计模式都有着千丝万缕的联系,在前面的随笔中已经介绍了委托与策略模式的联系,本节主要来讨论委托与其他两个模式:观察者模式和模板方法模式。

委托与观察者模式

在.NET中,很多设计模式得到了广泛应用,如foreach关键字实现了迭代器模式。同样的,.NET中也内置了观察者模式的实现方式,这种方式就是委托。

观察者模式的一般实现

网上可以找到很多资料介绍观察者模式的实现,我这里介绍一种简单的退化后的观察者模式,即Subject类为具体类,在其之上不再进行抽象。

public class Subject{    private List<Observer> observers = new List<Observer>();    private string state;    public string State    {        set        {            state = value;            NotifyObservers();        }        get { return state; }    }    public void RegisterObserver(Observer ob)    {        observers.Add(ob);    }    public void RemoveObserver(Observer ob)    {        observers.Remove(ob);    }    public void NotifyObservers()    {        foreach (Observer ob in observers)            ob.Update(this);    }}public abstract class Observer{    public abstract void Update(Subject subject);}public class ConsoleObserver : Observer{    public ConsoleObserver(Subject subject)    {        subject.RegisterObserver(this);    }    public override void Update(Subject subject)    {        Console.WriteLine("Subject has changed its state : " + subject.State);    }}

调用的方法很简单:

Subject subject = new Subject();Observer observer = new ConsoleObserver(subject);subject.State = "Kirin Yao";

Subject类维护一个列表,负责观察者的注册和移除。当其状态发生改变时,就调用NotifyObservers方法通知各个观察者。

观察者模式的委托实现

在.NET中,使用委托可以更简单更优雅地实现观察者模式。在上一篇随笔中,最后的示例其实就是一个观察者模式。MainForm为Subject,SubForm为Observer。当MainForm的状态发生改变时(即点击“传值”按钮时),SubForm作为观察者响应来自MainForm的变化。

与上例对应的,用委托实现的观察者模式的代码大致如下:

namespace DelegateSample{    class UpdateEventArgs : EventArgs { }    class Subject    {        private string state;        public string State         {            get { return state; }            set             {                state = value;                OnUpdate(new UpdateEventArgs());            }        }        public event EventHandler<UpdateEventArgs> Update;        public void ChangeState(string state)        {            this.State = state;            OnUpdate(new UpdateEventArgs());        }        private void OnUpdate(UpdateEventArgs e)        {            EventHandler<UpdateEventArgs> handler = Update;            if (handler != null)                Update(this, e);        }    }    abstract class Observer    {        public Subject Subject { get; set; }        public Observer(Subject subject)        {            this.Subject = subject;            this.Subject.Update += new EventHandler<UpdateEventArgs>(Subject_Update);        }        protected abstract void Subject_Update(object sender, UpdateEventArgs e);    }    class ConsoleObserver : Observer    {        public ConsoleObserver(Subject subject) : base(subject) { }        protected override void Subject_Update(object sender, UpdateEventArgs e)        {            Subject subject = sender as Subject;            if (subject != null)                Console.WriteLine("Subject has changed its state : " + subject.State);        }    }    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Subject subject = new Subject();            Observer ob = new ConsoleObserver(subject);            subject.State = "Kirin Yao";            Console.ReadLine();        }    }}

相比传统的观察者模式的实现方式(在Subject中维护一个Observer列表),使用委托避免了Subject与Observer之间的双向引用,Subject作为主题类,对观察者毫无所知,降低了耦合性,语法上也更加优雅。

委托与模板方法模式

模板方法模式封装了一段通用的逻辑,将逻辑中的特定部分交给子类实现。

public abstract class AbstractClass{    public void Arithmetic()    {        SubArithmeticA();        SubArithmeticB();        SubArithmeticC();    }    protected abstract void SubArithmeticA();    protected abstract void SubArithmeticB();    protected abstract void SubArithmeticC();}public class ConcreteClass : AbstractClass{    protected override void SubArithmeticA()    {        //...    }    protected override void SubArithmeticB()    {        //...    }    protected override void SubArithmeticC()    {        //...    }}

然而这种继承方式的模板方法耦合度较高,特别是如果逻辑与其外部实现没有必然的从属关系的时候,用传统的模板方法就显得不那么合适了。

在某种程度上,委托可以看做是一个轻量级的模板方法实现方式,它将逻辑中的特定部分转交给注册到委托的方法来实现。从而替代了继承方式的模板方法模式中,在子类中实现特定逻辑的方式。

public delegate void SubArithmetic();public class ConcreteClass{    public void Arithmetic()    {        if (SubArithmetic != null)            SubArithmetic();    }    public SubArithmetic SubArithmetic { get; set; }}

而SubArithmetic的实现交给外部:

ConcreteClass concrete = new ConcreteClass();concrete.SubArithmetic = Program.SomeMethod;concrete.Arithmetic();

咋一看在客户端中编写委托的方法似乎还略显麻烦,但值得注意的是,匿名方法和Lambda表达式为我们提供了更加简便的委托语法。在函数式编程日益盛行的今天,我们应该为.NET提供的这种语言特性而感到庆幸。

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