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淺談.NET獨有精巧泛型設計模式

雖然泛型出現(xiàn)已有多年，連Java都早已借鑒引入了泛型（雖然是語法糖），可是用泛型的編程思維方式并沒有得到相應的普及。一方面是由于過去大量的Framework仍然是在非泛型時代寫成的，另一方面泛型的設計模式?jīng)]有得到發(fā)展，改變的時候該到了。

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來舉一個例子說明這兩點。我們?nèi)绻麑戇^網(wǎng)絡數(shù)據(jù)抓取的代碼，應該熟悉這樣的代碼：

 
 
 
      
  
  
  1. var request = WebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/") as HttpWebRequest; 
    2.

或者這么寫，也是一樣：

 
 
 
      
  
  
  1. var request = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/") as HttpWebRequest; 
    2.

大家可想過，為什么每次都要as一下？

類似的情況還有，比如做圖像處理的弟兄會熟悉：

 
 
 
      
  
  
  1. var bm = Image.FromFile("e:\\me.jpg") as Bitmap; 
    2.

和

 
 
 
      
  
  
  1. var bm = Bitmap.FromFile("e:\\me.jpg") as Bitmap; 
    2.

我想過，但沒想明白。上面兩種寫法，都是調(diào)用父類的工廠方法，實際返回了一個子類的實例。顯然，即使不了解OCP，憑直覺也應該想到，父類的實現(xiàn)中不應該被子類所決定。寫WebRequest和Image的前輩可能也覺得直接返回子類實例不妥，所以陰險地把方法簽名的返回類型改成了父類。

雖然這種行徑值得嚴重鄙視。但.NET程序員大都是人云亦云，照葫蘆畫瓢的好學生，所以這個問題多年了也沒有修改。

理想的設計應該是這樣：父類的每個子類，都有獨立的工廠方法，返回其自身的實例。這樣做法，在泛型出現(xiàn)前非常笨拙，得不償失，但有了泛型，就可以精巧地實現(xiàn)。

以模擬Image類為例，Image和BitMap實現(xiàn)如下:

 
 
 
      
  
  
  1. class Image where T:Image, new()  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.     public string Path { get; set; }  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5.     public static T FromFile(string path)  
    6.   
  
  
  6.     {  
    7.   
  
  
  7.         return new T() { Path = path };  
    8.   
  
  
  8.     }  
    9.   
  
  
  9. }  
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11. class Bitmap:Image  
    12.   
  
  
  12. {  
    13.   
  
  
  13. } 
    14.

Image自身的工廠方法，就沒有存在的必要了。

可以簡單地測試一下：

 
 
 
      
  
  
  1. var path = @"e:\me.jpg";  
    2.   
  
  
  2. var bm = Bitmap.FromFile(path); ;  
    3.   
  
  
  3.  
    4.   
  
  
  4. Console.WriteLine(bm.Path);  
    5.   
  
  
  5. Console.WriteLine(bm.GetType().Name); 
    6.

輸出結果如下：

 
 
 
      
  
  
  1. Path: e:\me.jpg  
    2.   
  
  
  2. Type: Bitmap 
    3.

為了讓大家更熟悉一下，再舉一個實現(xiàn)數(shù)據(jù)結構中的二叉樹作例子。

傳統(tǒng)的樹節(jié)點類，無論無論C/C++/Java都是類似這樣：

 
 
 
      
  
  
  1. class TreeNode  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.     public TreeNode LeftChild { get; set; }  
    4.   
  
  
  4.     public TreeNode RightChild { get; set; }  
    5.   
  
  
  5.     public TreeNode Parent { get; set; }  
    6.   
  
  
  6.     public int Value { get; set; }  
    7.   
  
  
  7. } 
    8.

大家知道，二叉樹又分好幾種，AVL樹、B樹、紅黑樹等等。實現(xiàn)特殊的二叉樹數(shù)據(jù)結構，勢必要繼承TreeNode。由于樹節(jié)點的類型中，有類型為基類的成員，所以在子類操作這些成員時，往往也要強制轉換類型，這比Image和WebRequest的例子，只在實例創(chuàng)建時轉換類型還麻煩。

這就該泛型模式一顯身手的好機會了，請看其父類型的實現(xiàn)：

 
 
 
      
  
  
  1. /// Type of the node.  
    2.   
  
  
  2. /// Type of the node value.  
    3.   
  
  
  3. class TreeNode where T:TreeNode where K: IComparable  
    4.   
  
  
  4. {  
    5.   
  
  
  5.     public T LeftChild { get; set; }  
    6.   
  
  
  6.     public T RightChild { get; set; }  
    7.   
  
  
  7.     public T Parent { get; set; }  
    8.   
  
  
  8.     public K Value { get; set; }  
    9.   
  
  
  9. } 
    10.

之后，實現(xiàn)任何一種特殊二叉樹結構，比如RBTreeNode代表紅黑樹節(jié)點，可以這樣：

 
 
 
      
  
  
  1. class RBTreeNode : TreeNode  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.     ///   
    4.   
  
  
  4.     /// 樹節(jié)點顏色，是否為紅。  
    5.   
  
  
  5.     ///   
    6.   
  
  
  6.     public bool IsRed { get; set; }  
    7.   
  
  
  7.  
    8.   
  
  
  8.     public override string ToString()  
    9.   
  
  
  9.     {  
    10.   
  
  
  10.         return this.Value + "," + (this.IsRed ? "R" : "B");  
    11.   
  
  
  11.     }  
    12.   
  
  
  12. } 
    13.

這個是AVL樹：

 
 
 
      
  
  
  1. class AvlTreeNode : TreeNode  
    2.   
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  3.     ///   
    4.   
  
  
  4.     /// 節(jié)點的平衡度  
    5.   
  
  
  5.     ///   
    6.   
  
  
  6.     public int Balance { get; set; }  
    7.   
  
  
  7.  
    8.   
  
  
  8.     public override string ToString()  
    9.   
  
  
  9.     {  
    10.   
  
  
  10.         return "Balance: " + Balance + ", Value: " + this.Value;  
    11.   
  
  
  11.     }  
    12.   
  
  
  12. } 
    13.

不但完全符合OCP原則，而且再也不需要as來強制轉換節(jié)點類型了。

這肯定不是我的首創(chuàng)，其實.NET Framework中已經(jīng)不少這樣的設計，比如IComparable接口。也有不少優(yōu)秀的框架采用了類似的設計，比如大石頭同學的ORM框架NewLife.XCode。

看上去也很簡單吧，但是很多人思維還停留在面向對象語言剛誕生的階段，還不習慣用這種設計模式。我認為這種寫法足夠典型和通用，足以得上一種設計模式，而且是.NET特殊優(yōu)勢，獨特魅力。

說到設計模式，其實GOF提出的23種設計模式多年了，已經(jīng)過時，出現(xiàn)了許多新模式（比如并發(fā)編程方面，參考Wiki Design Pattern）。舊有的模式中，有的已經(jīng)包含在.NET語言特性中，有的模式實現(xiàn)方式已經(jīng)改頭換面。尤其在泛型出現(xiàn)后，許多模式的實現(xiàn)可以變得簡潔許多，優(yōu)雅許多。

不要一遍遍炒過去的冷飯，設計模式應該與時俱進，永遠是充滿新鮮活力的話題。

原文來自：http://www.cnblogs.com/XmNotes/archive/2012/04/23/2466938.html

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文章題目：淺談.NET獨有精巧泛型設計模式
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