C# 一分钟浅谈：装饰者模式与代理模式

在面向对象编程中，设计模式是一种在特定情况下解决软件设计问题的通用可重用解决方案。本文将重点介绍两种常见的设计模式：装饰者模式和代理模式。我们将从概念入手，逐步深入到实现细节，并通过代码示例来帮助理解这些模式的应用场景和实现方式。

装饰者模式

概念

装饰者模式允许在运行时动态地给一个对象添加功能，而无需修改其结构。这种模式通过创建一个包装对象，即装饰者，来包裹真实对象，从而实现行为的增强或修改。

常见问题与易错点

1. 过度使用装饰者：装饰者模式虽然强大，但过度使用会导致类层次结构过于复杂，难以维护。
2. 性能问题：每次添加装饰者都会增加一层额外的调用，可能会影响性能。
3. 透明性和透明装饰者：透明装饰者可以完全替代被装饰的对象，但不透明装饰者则不能。选择合适的装饰者类型很重要。

如何避免

• 适度使用：只在确实需要动态添加功能时使用装饰者模式。
• 性能优化：如果性能成为瓶颈，可以考虑使用其他优化手段，如缓存。
• 明确需求：根据具体需求选择透明或不透明装饰者。

代码示例

假设我们有一个简单的 Logger 类，用于记录日志。我们希望在不修改原有代码的情况下，增加日志的格式化功能。

// 抽象组件
public abstract class Logger
{
    public abstract void Log(string message);
}

// 具体组件
public class ConsoleLogger : Logger
{
    public override void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine(message);
    }
}

// 装饰者基类
public abstract class LoggerDecorator : Logger
{
    protected readonly Logger _logger;

    public LoggerDecorator(Logger logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public override void Log(string message)
    {
        _logger.Log(message);
    }
}

// 具体装饰者
public class TimestampLogger : LoggerDecorator
{
    public TimestampLogger(Logger logger) : base(logger) { }

    public override void Log(string message)
    {
        var timestamp = DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        base.Log($"{timestamp} - {message}");
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Logger logger = new TimestampLogger(new ConsoleLogger());
        logger.Log("Hello, World!");
    }
}

在这个例子中，TimestampLogger 是一个装饰者，它在记录日志时添加了时间戳。

代理模式

概念

代理模式提供一个代理对象来控制对另一个对象的访问。代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介作用，从而实现各种功能，如延迟初始化、权限控制等。

常见问题与易错点

1. 性能开销：代理模式会增加额外的调用开销，可能影响性能。
2. 复杂性：代理模式可能会使代码结构变得复杂，特别是当代理逻辑较为复杂时。
3. 透明性和不透明代理：透明代理可以完全替代被代理的对象，而不透明代理则不能。

如何避免

• 适度使用：只在确实需要控制访问或延迟初始化时使用代理模式。
• 性能优化：如果性能成为瓶颈，可以考虑使用其他优化手段，如异步调用。
• 明确需求：根据具体需求选择透明或不透明代理。

代码示例

假设我们有一个 FileReader 类，用于读取文件内容。我们希望在读取文件之前进行权限检查。

// 抽象主题
public interface IFileReader
{
    string ReadFile(string filePath);
}

// 真实主题
public class FileReader : IFileReader
{
    public string ReadFile(string filePath)
    {
        return System.IO.File.ReadAllText(filePath);
    }
}

// 代理
public class FileReaderProxy : IFileReader
{
    private readonly FileReader _fileReader;

    public FileReaderProxy(FileReader fileReader)
    {
        _fileReader = fileReader;
    }

    public string ReadFile(string filePath)
    {
        if (CheckPermission())
        {
            return _fileReader.ReadFile(filePath);
        }
        else
        {
            throw new UnauthorizedAccessException("You do not have permission to read this file.");
        }
    }

    private bool CheckPermission()
    {
        // 模拟权限检查
        return true; // 假设用户有权限
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        IFileReader fileReader = new FileReaderProxy(new FileReader());
        try
        {
            string content = fileReader.ReadFile("example.txt");
            Console.WriteLine(content);
        }
        catch (UnauthorizedAccessException ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

在这个例子中，FileReaderProxy 是一个代理，它在读取文件之前进行了权限检查。

总结

装饰者模式和代理模式都是设计模式中的重要成员，它们各自解决了不同的问题。装饰者模式适用于在运行时动态地给对象添加功能，而代理模式则适用于控制对对象的访问。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。希望本文的介绍和代码示例能帮助你更好地理解和应用这些设计模式。