幾種常見設計模式在項目中的應用

1、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，可是經常使用、有用。

　　結合最近一個項目場景回顧一下里面應用到的一些模式<Singleton、Factory、Strategy>。

　　Singleton：建立型模式，負責建立維護一個全局惟一實例

　　Factory：建立型模式，對象工廠負責根據標識建立或獲取具體的實例對象

　　Strategy：行爲型/運行時模式，策略負責根據標識控制應用運行時的行爲

　　示例代碼：https://github.com/Shawn-china/DesignPatternDemo.git

2、場景上下文

　　項目需求/場景：經過增長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>經過計算座標的方式對特定應用程序進行「自動化測試」。缺點：腳本程序工做量大、依賴按鈕屏幕座標、座標計算繁雜、依賴屏幕分辨率等。

　　

　　目標程序簡化圖：

 

圖1 目標程序

　　使用輔助工具前 ：

 

圖2 未使用輔助工具

　　

　　使用輔助工具後：

 

圖3 使用輔助工具

 

 

3、分析、設計　

　　這裏只對 輔助工具 進行分析設計，其它略過。 

　　一、圖1 目標程序有如下主要特色：

　　　　• 目標程序分爲 A-E五個功能區

　　　　• 每一個功能區有按鈕、菜單等類似功能

　　　　• 每一個功能區有特有功能

　　二、輔助工具對外提供統一調用

　　三、輔助工具能夠被重複調用，但不支持併發操做

 

　　基於以上分析：

　　　　一、將 Operator <操控代碼或具體操控行爲>分爲五個具體的 Operator 分別爲： AOperator 、BOperator 、COperator 、DOperator 、EOperator ，分別對應操做不一樣的應用程序區域。

　　　　二、使用建立型模式管理 Operator  

　　　　三、使用鎖機制，限制併發

　　　　四、外層封裝一個單例

　　　　

4、UML　　

 

 

 

 

圖4 UML類圖

 　　

5、Code Show

 　　一、AuxiliaryToolSingleton 對外提供調用，並用鎖機制控制併發。

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());
        }
    }
}

View Code AuxiliaryToolSingleton

 　　二、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 .\r\n");
        }
        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}");
        }
    }
}

View Code BaseOperator

　　三、AOperator 具體操控類<好比點擊按鈕>，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();
    }
}

View Code AOperator

　　四、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
    {
    }
}

View Code Concrete Operator

　　五、EOperator 具體操控類<好比操控樹形控件>，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);
    }
}

View Code EOperator

　　六、Factory 工廠類基類，可根據key註冊、刪除、獲取具體類。建立型模式的一種。

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);
        }
    }
}

View Code Factory

　　七、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);
        }
    }
}

View Code OperatorFactory

　　八、Program 控制檯程序，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);
        }
    }
}

View Code Program

 

6、說明、小結

　　一、本文只是爲了說明回顧一些模式的使用、原始項目的業務、代碼結構、實現語言均做了更換或簡化。

　　二、UML 所描述，可使用任何OO語言實現。

　　三、若是條件判斷不少可使用：「表驅動法」、Strategy pattern 規避。

　　四、模式套路與之相應的場景。

　　五、Demo 代碼環境： vs2017 .Net Core2.2