幾種常見設計模式在項目中的應用<Singleton、Factory、Strategy>
- 2019 年 12 月 16 日
- 筆記
一、前言
前幾天閱讀一框架文檔，裏面有一段這樣的描述 「從對象工廠中………」 ，促使寫下本文。儘管一些模式簡單和簡單，但是常用、有用。
結合最近一個項目場景回顧一下裏面應用到的一些模式<Singleton、Factory、Strategy>。
Singleton：創建型模式，負責創建維護一個全局唯一實例
Factory：創建型模式，對象工廠負責根據標識創建或獲取具體的實例對象
Strategy：行為型/運行時模式，策略負責根據標識控制應用運行時的行為
示例代碼：https://github.com/Shawn-china/DesignPatternDemo.git
二、場景上下文
項目需求/場景：通過增加輔助工具使用腳本程序對特定應用程序進行「自動化測試」，內容包括：點擊按鈕、選擇菜單、讀取控件內容等。
原始實現：腳本程序<AutoIt>通過計算坐標的方式對特定應用程序進行「自動化測試」。缺點：腳本程序工作量大、依賴按鈕屏幕坐標、坐標計算繁雜、依賴屏幕分辨率等。
目標程序簡化圖：
使用輔助工具前 ：
使用輔助工具後：
三、分析、設計
這裡只對 輔助工具 進行分析設計，其它略過。
1、圖1 目標程序有以下主要特點：
• 目標程序分為 A-E五個功能區
• 每個功能區有按鈕、菜單等相似功能
• 每個功能區有特有功能
2、輔助工具對外提供統一調用
3、輔助工具可以被重複調用，但不支持並發操作
基於以上分析：
1、將 Operator <操控代碼或具體操控行為>分為五個具體的 Operator 分別為：AOperator 、BOperator 、COperator 、DOperator 、EOperator ，分別對應操作不同的應用程序區域。
2、使用創建型模式管理 Operator
3、使用鎖機制，限制並發
4、外層封裝一個單例
四、UML
五、Code Show
1、AuxiliaryToolSingleton 對外提供調用，並用鎖機制控制並發。
using System; using System.Threading; using DesignPatternDemo.Operator; namespace DesignPatternDemo { public class AuxiliaryToolSingleton { public static Semaphore OperatorSemaphore = new Semaphore(1, 1); private static readonly object OperatorLock = new object(); public static AuxiliaryToolSingleton Instance = new AuxiliaryToolSingleton(); private AuxiliaryToolSingleton() { RegistorOperator(OperatorFactory.Instance); } public void CallOperator(string operatorName, params string[] operatorParams) { //OperatorSemaphore.WaitOne(); lock (OperatorLock) { Console.WriteLine($"Call method CallOperator :{operatorName} .Current Thread:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); BaseOperator concreteOperator = OperatorFactory.Instance.GetOperator(operatorName); concreteOperator.InitializationParameters(operatorParams); concreteOperator.Execute(); } //OperatorSemaphore.Release(); } public static void RegistorOperator(OperatorFactory factory) { factory.Register(nameof(AOperator), new AOperator()); factory.Register(nameof(BOperator), new BOperator()); factory.Register(nameof(COperator), new COperator()); factory.Register(nameof(DOperator), new DOperator()); factory.Register(nameof(EOperator), new EOperator()); } } }
2、BaseOperator 操控基類，包含一些公共方法、虛方法、參數信息。
using System; using System.Threading; namespace DesignPatternDemo.Operator { public class BaseOperator { public string Name { get; set; } public string Description { get; set; } public void Execute() { //ToDo Thread.Sleep(new Random().Next(0, 5) * 1000); Console.WriteLine($"Execute concrete operator:{GetType().Name} .Current Thread:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); ConcreteOperate($"{GetType().Name}"); } public void InitializationParameters(params string[] operatorParams) { //ToDo Console.WriteLine($"Initialization Parameters :{GetType().Name}"); } private void ConcreteOperate(string mark) { // ToDo Console.WriteLine($"The concrete operation :{mark} was performed successfully .rn"); } public virtual void ClickButtonByMark(string mark) { // ToDo ConcreteOperate(mark); } public virtual void ClickPopupMenuByMark(string mark) { // ToDo ConcreteOperate(mark); } public virtual void SelectDropdownBoxByIndex(int dropBoxIndex) { // ToDo ConcreteOperate($"{dropBoxIndex}"); } } }
3、AOperator 具體操控類<比如點擊按鈕>，實現ISpecialOperateA， 繼承BaseOperator 。
using System; namespace DesignPatternDemo.Operator { public class AOperator : BaseOperator, ISpecialOperateA { public void SetContent(string content) { //ToDo Console.WriteLine($"Filled the content:{content} successfully"); } public string GetContent() { //ToDo return $"{new Random().Next()}{Guid.NewGuid()}"; } } } namespace DesignPatternDemo.Operator { public interface ISpecialOperateA { void SetContent(string content); string GetContent(); } }
4、BOperator 、COperator 、DOperator 具體操控類
namespace DesignPatternDemo.Operator { public class BOperator : BaseOperator { } } namespace DesignPatternDemo.Operator { public class COperator : BaseOperator { } } namespace DesignPatternDemo.Operator { public class DOperator : BaseOperator { } }
5、EOperator 具體操控類<比如操控樹形控件>，實現ISpecialOperateE， 繼承BaseOperator 。
using System; namespace DesignPatternDemo.Operator { public class EOperator : BaseOperator, ISpecialOperateE { public void ClickTreeviewByMark(string mark) { //ToDo Console.WriteLine($"{mark}: execution succeed"); } } } namespace DesignPatternDemo.Operator { public interface ISpecialOperateE { void ClickTreeviewByMark(string mark); } }
6、Factory 工廠類基類，可根據key註冊、刪除、獲取具體類。創建型模式的一種。
using System.Collections.Generic; namespace DesignPatternDemo { public class Factory<TF, TV> where TF : new() { protected Factory() { KeyValues = new Dictionary<string, TV>(); } public static TF Instance { get; set; } = new TF(); private Dictionary<string, TV> KeyValues { get; } public TV GetItem(string key) { KeyValues.TryGetValue(key, out TV find); return find; } public void Register(string key, TV t) { UnRegister(key); KeyValues.Add(key, t); } public void UnRegister(string key) { if (KeyValues.ContainsKey(key)) KeyValues.Remove(key); } } }
7、OperatorFactory 具體工廠，繼承Factory 。
using DesignPatternDemo.Operator; namespace DesignPatternDemo { public class OperatorFactory : Factory<OperatorFactory, BaseOperator> { public BaseOperator GetOperator(string operatorName) { return GetItem(operatorName); } } }
8、Program 控制台程序，分別使用並行庫和Task 多線程調用模擬。
using System; using System.Collections.Generic; using System.Threading.Tasks; using DesignPatternDemo.Operator; namespace DesignPatternDemo { internal class Program { private static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Hello World!"); List<string> concreteOperators = GetConcreteOperators(); Parallel.ForEach(concreteOperators, current => { CallOperator(current); }); foreach (string operatorName in concreteOperators) { Task concreteTask = new Task(() => { CallOperator(operatorName); }); concreteTask.Start(); } Console.ReadKey(); } private static List<string> GetConcreteOperators() { List<string> concreteOperators = new List<string> { nameof(AOperator), nameof(BOperator), nameof(COperator), nameof(DOperator), nameof(EOperator) }; return concreteOperators; } private static void CallOperator(string operatorName, params string[] operatorParams) { AuxiliaryToolSingleton auxiliaryTool = AuxiliaryToolSingleton.Instance; auxiliaryTool.CallOperator(operatorName, operatorParams); } } }
六、說明、小結
1、本文只是為了說明回顧一些模式的使用、原始項目的業務、代碼結構、實現語言均作了更換或簡化。
2、UML 所描述，可以使用任何OO語言實現。
3、如果條件判斷很多可以使用：「表驅動法」、Strategy pattern 規避。
4、模式套路與之相應的場景。
5、Demo 代碼環境：vs2017 .Net Core2.2
