设计模式是软件工程中的一种最佳实践，用于解决在开发过程中经常遇到的问题，提供了一套可重用的解决方案。本示例包含三个经典的设计模式：单例模式、建造者模式和策略模式，它们都是面向对象设计的重要组成部分，尤其在C#编程中广泛应用。
### 单例模式
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式常用于资源管理，例如数据库连接或线程池。在C#中，单例模式通常通过以下方式实现：
```csharp
public sealed class Singleton
{
private static readonly Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton Instance
{
get { return instance; }
}
}
```
这里的`Singleton`类是密封的（`sealed`），防止被继承，`instance`是静态的（`static`）且只在类初始化时被创建一次。`Instance`属性提供对单例的访问，保证任何时候只有一个实例存在。
### 建造者模式
建造者模式将复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。它适用于当创建的对象结构复杂，或者希望将创建过程与使用过程解耦时。
```csharp
public abstract class Builder
{
public abstract void BuildPartA();
public abstract void BuildPartB();
public abstract Product GetResult();
}
public class ConcreteBuilder : Builder
{
private Product product = new Product();
public override void BuildPartA()
{
product.AddPart("Part A");
}
public override void BuildPartB()
{
product.AddPart("Part B");
}
public override Product GetResult()
{
return product;
}
}
```
在这个例子中，`Builder`定义了建造的接口，而`ConcreteBuilder`实现了具体的建造过程。`Product`是最终构造的复杂对象。客户端可以通过调用建造者的建造方法来构建产品，然后通过`GetResult`获取结果。
### 策略模式
策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。这使得算法的变化独立于使用它的客户。在C#中，策略模式通常涉及接口和实现该接口的类：
```csharp
public interface IStrategy
{
void Execute();
}
public class StrategyA : IStrategy
{
public void Execute()
{
Console.WriteLine("Executing Strategy A");
}
}
public class StrategyB : IStrategy
{
public void Execute()
{
Console.WriteLine("Executing Strategy B");
}
}
public class Context
{
private IStrategy _strategy;
public Context(IStrategy strategy)
{
_strategy = strategy;
}
public void ExecuteStrategy()
{
_strategy.Execute();
}
}
```
在这个例子中，`IStrategy`是策略接口，`StrategyA`和`StrategyB`是具体策略。`Context`类使用策略对象并调用其`Execute`方法。客户端可以根据需要选择不同的策略实例。
总结来说，这些设计模式都是为了提高代码的可复用性、灵活性和可维护性。单例模式确保资源的唯一性；建造者模式使对象构建更加灵活；策略模式允许在运行时选择和切换算法。通过理解并应用这些模式，开发者可以编写出更高效、易于理解和扩展的软件系统。
