常用设计模式的应用（详解几种常见设计模式Singleton）

常用设计模式的应用（详解几种常见设计模式Singleton）使用辅助工具后：使用辅助工具前 ：项目需求/场景：通过增加辅助工具使用脚本程序对特定应用程序进行“自动化测试”，内容包括：点击按钮、选择菜单、读取控件内容等。原始实现：脚本程序<AutoIt>通过计算坐标的方式对特定应用程序进行“自动化测试”。缺点：脚本程序工作量大、依赖按钮屏幕坐标、坐标计算繁杂、依赖屏幕分辨率等。目标程序简化图：

一、前言

前几天阅读一框架文档，里面有一段这样的描述 “从对象工厂中………” ，促使写下本文。尽管一些模式简单和简单，但是常用、有用。

结合最近一个项目场景回顾一下里面应用到的一些模式<Singleton、factory、Strategy>。

• Singleton：创建型模式，负责创建维护一个全局唯一实例
• Factory：创建型模式，对象工厂负责根据标识创建或获取具体的实例对象
• Strategy：行为型/运行时模式，策略负责根据标识控制应用运行时的行为

二、场景上下文

项目需求/场景：通过增加辅助工具使用脚本程序对特定应用程序进行“自动化测试”，内容包括：点击按钮、选择菜单、读取控件内容等。

原始实现：脚本程序<AutoIt>通过计算坐标的方式对特定应用程序进行“自动化测试”。缺点：脚本程序工作量大、依赖按钮屏幕坐标、坐标计算繁杂、依赖屏幕分辨率等。

目标程序简化图：

使用辅助工具前 ：

使用辅助工具后：

三、分析、设计

这里只对 辅助工具 进行分析设计，其它略过。

1. 图1 目标程序有以下主要特点：目标程序分为 A-E五个功能区每个功能区有按钮、菜单等相似功能每个功能区有特有功能
2. 辅助工具对外提供统一调用
3. 辅助工具可以被重复调用，但不支持并发操作

基于以上分析：

1. 将 Operator <操控代码或具体操控行为>分为五个具体的 Operator 分别为： AOperator 、BOperator 、COperator 、DOperator 、EOperator ，分别对应操作不同的应用程序区域。
2. 使用创建型模式管理 Operator
3. 使用锁机制，限制并发
4. 外层封装一个单例

四、UML

五、Code Show

1. AuxiliaryToolSingleton 对外提供调用，并用锁机制控制并发。

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()); } } } AuxiliaryToolSingleton

2. BaseOperator 操控基类，包含一些公共方法、虚方法、参数信息。

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}"); } } } BaseOperator

3. AOperator 具体操控类<比如点击按钮>，实现ISpecialOperateA， 继承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(); } } AOperator

4. BOperator 、COperator 、DOperator 具体操控类。

namespace DesignPatternDemo.Operator { public class BOperator : BaseOperator { } } namespace DesignPatternDemo.Operator { public class COperator : BaseOperator { } } namespace DesignPatternDemo.Operator { public class DOperator : BaseOperator { } } Concrete Operator

5. EOperator 具体操控类<比如操控树形控件>，实现ISpecialOperateE， 继承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); } } EOperator

6. Factory 工厂类基类，可根据key注册、删除、获取具体类。创建型模式的一种。

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); } } } Factory

7. OperatorFactory 具体工厂，继承Factory。

using DesignPatternDemo.Operator; namespace DesignPatternDemo { public class OperatorFactory : Factory<OperatorFactory BaseOperator> { public BaseOperator GetOperator(string operatorName) { return GetItem(operatorName); } } } OperatorFactory

8. Program 控制台程序，分别使用并行库和Task 多线程调用模拟。

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); } } } Program 六、说明、小结

1. 本文只是为了说明回顾一些模式的使用、原始项目的业务、代码结构、实现语言均作了更换或简化。
2. UML 所描述，可以使用任何OO语言实现。
3. 如果条件判断很多可以使用：“表驱动法”、Strategy pattern 规避。
4. 模式套路与之相应的场景。
5. Demo 代码环境： vs2017 .Net Core2.2