跟着AI学习C# Day25

📅 Day 25：高级设计模式与 SOLID 原则实践

✅ 学习目标：

理解 SOLID 原则 及其在面向对象设计中的重要性；
掌握几种常见的 高级设计模式，包括：
- 观察者模式（Observer）
- 装饰器模式（Decorator）
- 责任链模式（Chain of Responsibility）
- 命令模式（Command）
理解这些模式的适用场景和实现方式；
结合 SOLID 原则优化代码结构；
编写一个结合多个高级设计模式的实战项目（如订单处理系统）；
提升你对模块化、可扩展性和可维护性的理解。

🧠 一、什么是 SOLID 原则？

SOLID 是五个面向对象设计原则的缩写，由 Robert C. Martin 提出，用于指导我们写出更健壮、易维护的代码。

缩写	全称	中文含义
S	Single Responsibility Principle	单一职责原则
O	Open/Closed Principle	开放封闭原则
L	Liskov Substitution Principle	里氏替换原则
I	Interface Segregation Principle	接口隔离原则
D	Dependency Inversion Principle	依赖倒置原则

示例说明：

✅ 单一职责原则（SRP）：

一个类只做一件事。例如：一个 Logger 类只负责日志记录，不处理业务逻辑。

✅ 开放封闭原则（OCP）：

对扩展开放，对修改关闭。新增功能应通过继承或组合完成，而不是修改已有代码。

✅ 里氏替换原则（LSP）：

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

✅ 接口隔离原则（ISP）：

客户端不应依赖它不需要的接口。将大接口拆分为更细粒度的小接口。

✅ 依赖倒置原则（DIP）：

高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖抽象（接口）。抽象不应依赖细节，细节应依赖抽象。

🔁 二、高级设计模式详解与示例

1️⃣ 观察者模式（Observer Pattern）

用途：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。

public interface IObserver
{void Update(string message);
}public class NewsSubscriber : IObserver
{private string _name;public NewsSubscriber(string name) => _name = name;public void Update(string message){Console.WriteLine($"{_name} 收到新闻：{message}");}
}public class NewsPublisher
{private List<IObserver> _subscribers = new();public void Subscribe(IObserver observer) => _subscribers.Add(observer);public void Unsubscribe(IObserver observer) => _subscribers.Remove(observer);public void Notify(string message){foreach (var subscriber in _subscribers)subscriber.Update(message);}public void PublishNews(string news) => Notify(news);
}

使用：

var publisher = new NewsPublisher();
var sub1 = new NewsSubscriber("用户A");
var sub2 = new NewsSubscriber("用户B");publisher.Subscribe(sub1);
publisher.Subscribe(sub2);publisher.PublishNews("C# 12 发布了！");

✅ 适用场景：事件系统、消息队列、UI 更新、日志通知等。

2️⃣ 装饰器模式（Decorator Pattern）

用途：动态地给对象添加职责，比继承更灵活，避免类爆炸问题。

public interface ICoffee
{string GetDescription();decimal Cost();
}public class SimpleCoffee : ICoffee
{public string GetDescription() => "普通咖啡";public decimal Cost() => 2.0m;
}public class MilkDecorator : ICoffee
{private readonly ICoffee _coffee;public MilkDecorator(ICoffee coffee) => _coffee = coffee;public string GetDescription() => _coffee.GetDescription() + ", 加奶";public decimal Cost() => _coffee.Cost() + 0.5m;
}public class SugarDecorator : ICoffee
{private readonly ICoffee _coffee;public SugarDecorator(ICoffee coffee) => _coffee = coffee;public string GetDescription() => _coffee.GetDescription() + ", 加糖";public decimal Cost() => _coffee.Cost() + 0.2m;
}

使用：

ICoffee coffee = new SimpleCoffee();
coffee = new MilkDecorator(coffee);
coffee = new SugarDecorator(coffee);Console.WriteLine($"{coffee.GetDescription()}，价格：{coffee.Cost():C}");
// 输出：普通咖啡, 加奶, 加糖，价格：$2.70

✅ 适用场景：组件功能扩展、权限增强、数据格式转换等。

3️⃣ 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

用途：让多个对象有机会处理请求，从而避免请求发送者与接收者之间的耦合。

public abstract class Handler
{protected Handler _nextHandler;public void SetNext(Handler nextHandler) => _nextHandler = nextHandler;public abstract void HandleRequest(int request);
}public class ManagerHandler : Handler
{public override void HandleRequest(int request){if (request <= 1000)Console.WriteLine("经理批准了报销申请：" + request);else if (_nextHandler != null)_nextHandler.HandleRequest(request);}
}public class DirectorHandler : Handler
{public override void HandleRequest(int request){if (request <= 5000)Console.WriteLine("总监批准了报销申请：" + request);else if (_nextHandler != null)_nextHandler.HandleRequest(request);}
}public class CEOHandler : Handler
{public override void HandleRequest(int request){Console.WriteLine("CEO批准了报销申请：" + request);}
}

使用：

var manager = new ManagerHandler();
var director = new DirectorHandler();
var ceo = new CEOHandler();manager.SetNext(director);
director.SetNext(ceo);manager.HandleRequest(800);   // 经理处理
manager.HandleRequest(3000);  // 总监处理
manager.HandleRequest(10000); // CEO 处理

✅ 适用场景：审批流程、异常处理链、请求过滤等。

4️⃣ 命令模式（Command Pattern）

用途：将请求封装为对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化。

public interface ICommand
{void Execute();
}public class LightOnCommand : ICommand
{private readonly Light _light;public LightOnCommand(Light light) => _light = light;public void Execute() => _light.TurnOn();
}public class LightOffCommand : ICommand
{private readonly Light _light;public LightOffCommand(Light light) => _light = light;public void Execute() => _light.TurnOff();
}public class Light
{public void TurnOn() => Console.WriteLine("灯打开了");public void TurnOff() => Console.WriteLine("灯关掉了");
}public class RemoteControl
{private ICommand _command;public void SetCommand(ICommand command) => _command = command;public void PressButton(){if (_command != null)_command.Execute();}
}

使用：

var light = new Light();
var remote = new RemoteControl();remote.SetCommand(new LightOnCommand(light));
remote.PressButton(); // 输出：灯打开了remote.SetCommand(new LightOffCommand(light));
remote.PressButton(); // 输出：灯关掉了

✅ 适用场景：操作回滚/撤销、事务管理、远程控制、宏命令等。

💪 实战练习：订单处理系统

功能要求：

用户提交订单后，触发多个后续操作：
- 记录日志（观察者）
- 检查库存（责任链）
- 应用折扣策略（策略模式）
- 发送邮件通知（装饰器 / 命令）
使用 SOLID 原则设计系统结构；
各组件之间松耦合，易于扩展和测试。

示例代码框架：

class Program
{static void Main(){var order = new Order { TotalAmount = 200.00m };var discountStrategy = new TenPercentDiscount();var emailNotifier = new EmailNotifier();// 添加观察者OrderService.Instance.Subscribe(emailNotifier);// 应用策略var cart = new ShoppingCart(discountStrategy);decimal finalPrice = cart.Checkout(order.TotalAmount);// 责任链处理var inventoryHandler = new InventoryCheckHandler();var paymentHandler = new PaymentProcessingHandler();inventoryHandler.SetNext(paymentHandler);inventoryHandler.HandleOrder(order);Console.WriteLine($"最终支付金额：{finalPrice:C}");}
}