在面向对象编程中，设计模式是一种被广泛接受的解决特定问题的方法。本文将重点介绍两种常见的行为型设计模式——策略模式和状态模式，并通过C#代码示例来说明它们的应用场景、常见问题及如何避免这些错误。
策略模式
定义
策略模式定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以相互替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
应用场景
- 当一个类的行为或其算法可以在运行时更改时。
- 当系统中存在大量类似的类，而它们之间的区别仅在于它们的行为时。
示例代码
假设我们有一个简单的文本处理应用，需要支持多种文本格式化方式。
// 抽象策略
public interface IFormatter
{
string Format(string text);
}
// 具体策略
public class UpperCaseFormatter : IFormatter
{
public string Format(string text) => text.ToUpper();
}
public class LowerCaseFormatter : IFormatter
{
public string Format(string text) => text.ToLower();
}
// 上下文
public class TextProcessor
{
private IFormatter _formatter;
public TextProcessor(IFormatter formatter)
{
_formatter = formatter;
}
public void SetFormatter(IFormatter formatter)
{
_formatter = formatter;
}
public string Process(string text)
{
return _formatter.Format(text);
}
}
// 使用
var processor = new TextProcessor(new UpperCaseFormatter());
Console.WriteLine(processor.Process("hello world")); // 输出: HELLO WORLD
processor.SetFormatter(new LowerCaseFormatter());
Console.WriteLine(processor.Process("HELLO WORLD")); // 输出: hello world
常见问题及避免方法
- 过度使用：策略模式适用于算法多变的情况，如果算法固定不变，使用策略模式会增加不必要的复杂性。
- 性能问题：频繁更换策略可能会导致性能下降，特别是在高并发场景下。
- 避免方法：在设计时评估算法变化的可能性，确保策略模式的使用是合理的。
状态模式
定义
状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。
应用场景
- 对象的行为依赖于其状态，并且必须在运行时根据状态进行改变。
- 代码中包含大量的条件语句，这些条件语句依赖于对象的状态。
示例代码
假设我们有一个简单的订单处理系统，订单的状态可以是“待支付”、“已支付”、“已发货”等。
// 抽象状态
public abstract class OrderState
{
protected OrderContext _context;
public void SetContext(OrderContext context)
{
_context = context;
}
public abstract void Pay();
public abstract void Ship();
}
// 具体状态
public class UnpaidState : OrderState
{
public override void Pay()
{
Console.WriteLine("订单已支付");
_context.SetState(new PaidState());
}
public override void Ship()
{
Console.WriteLine("无法发货，订单未支付");
}
}
public class PaidState : OrderState
{
public override void Pay()
{
Console.WriteLine("订单已支付，无需重复支付");
}
public override void Ship()
{
Console.WriteLine("订单已发货");
_context.SetState(new ShippedState());
}
}
public class ShippedState : OrderState
{
public override void Pay()
{
Console.WriteLine("订单已发货，无法支付");
}
public override void Ship()
{
Console.WriteLine("订单已发货");
}
}
// 上下文
public class OrderContext
{
private OrderState _state;
public OrderContext()
{
_state = new UnpaidState();
_state.SetContext(this);
}
public void SetState(OrderState state)
{
_state = state;
_state.SetContext(this);
}
public void Pay()
{
_state.Pay();
}
public void Ship()
{
_state.Ship();
}
}
// 使用
var order = new OrderContext();
order.Pay(); // 输出: 订单已支付
order.Ship(); // 输出: 订单已发货
order.Pay(); // 输出: 订单已发货，无法支付
常见问题及避免方法
- 状态爆炸：随着状态数量的增加，维护和管理状态变得越来越困难。
- 过度设计：对于简单的问题，使用状态模式可能会引入不必要的复杂性。
- 避免方法：在设计时评估状态的数量和复杂性，确保状态模式的使用是合理的。可以通过状态机或其他更简单的机制来管理状态。
总结
策略模式和状态模式都是行为型设计模式，它们分别用于处理算法的变化和对象状态的变化。通过合理使用这两种模式，可以提高代码的灵活性和可维护性。然而，过度使用设计模式也会带来复杂性和性能问题，因此在实际开发中需要权衡利弊，选择合适的设计方案。
