Unity C# 基础复习——设计模式（持续更新）

目录

一、单例模式

二、观察者模式

三、外观模式

四、状态模式

五、命令模式

---

一、单例模式

举例：任务管理器

单例模式的特点

1、只存在唯一一个实例；
2、提供统一对外访问接口，使得全局可对该单例的唯一实例进行访问；

3、自行实例化（私有构造函数，不允许外界对其进行实例化）。

优点

1、单例模式核心在于对于某个单例类，在系统中同时只存在唯一一个实例，并且该实例容易被外界所访问；

2、意味着在内存中，只存在一个实例，减少了内存开销；

缺点

1、由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。

懒汉单例模式

public class DB : MonoBehaviour
{
    string[] data;

    //私有化构造
    DB()
    {

    }
    //自己手动生成当前的类对象
    static DB db = new DB();

    //向系统提供该单例
    public static DB GetDB()
    {
        return db;
    }
}

饿汉单例模式：

public class DB : MonoBehaviour
{
    string[] data;

    //私有化构造
    DB()
    {

    }
    //自己手动生成当前的类对象
    static DB db ;

    //向系统提供该单例
    public static DB GetDB()
    {
        if (db == null) 
        {
            db = new DB();
        }
        return db;
    }
}

---

二、观察者模式

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）

举例：

1、红绿灯与车辆的关系。红绿灯是被观察者，车辆是观察者。红绿灯为单一对象，车辆是多个对象。

2、一个场景内有多只动物，有猫、狗、鸟、老鼠。

我们假设 当猫出来，狗就会跑过来找猫，鸟会飞走，老鼠会逃跑。那么这时候猫就是被观察者，狗、鸟以及老鼠就是观察者。

观察者模式的优点：

1、观察者和被观察者是抽象耦合的，使用委托在观察者中注册事件更能大大降低耦合。

2、建立一套触发机制。

 

 

using UnityEngine;

public class Cat : MonoBehaviour
{
    //声明一个关于猫的委托
    public delegate void WhatIsTheCatDoing();

    //再定义一个猫出门的事件
    public event WhatIsTheCatDoing theCatOut;

    private void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.R))
        {
            CatOut();
        }
    }

    public void CatOut()
    {
        Debug.Log("猫出门了");
        //调用猫出门的事件
        theCatOut();
    }
}

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BeObserved : MonoBehaviour
{
    public Cat cat;
    public GameObject mouse;
    public GameObject bird;
    public GameObject Dog;
    void Start()
    {
        //给猫出门添加老鼠逃跑事件
        cat.theCatOut += MouseRun;
        cat.theCatOut += BirdFly;
        cat.theCatOut += DogCome;
    }

    private void MouseRun()
    {
        Debug.Log(mouse.name + "逃跑");
    }
    private void BirdFly()
    {
        Debug.Log(bird.name + "飞走了");
    }
    private void DogCome()
    {
        Debug.Log(Dog.name + "来了");
    }
}

---

三、外观模式

定义：外观模式通过提供一个统一的接口，用来访问子系统的一群接口。

在游戏中的应用（Player对象，实现点击一个点Player对象移动到目标点）

Player类

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

public class Player:MonoBehaviour
{
    NavMeshAgent agent;
    Animator ani;
    //外界获取到鼠标的点击位置，控制角色移动到该位置
    public void WarpTo(Vector3 targetPos)
    {
        transform.position = targetPos;
    }
}

 输入管理类

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class InputManager : MonoBehaviour
{
    public Player player;

    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit ret;
            if (Physics.Raycast(ray, out ret))
            {
                var hitPos = ret.point;

                player.WarpTo(hitPos);
            }
        }
    }
}

---

四、状态模式

状态模式包含一下三个角色：

Context(环境类)

State(抽象状态类)

ConcreteState(具体状态类)

案例：假设一个玩家有三种状态（站立、走路、跑步）

抽象状态类：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public abstract class PlayerState 
{
    public abstract void Handle(Player player);
}

具体状态类：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Standing : PlayerState
{
    public override void Handle(Player player)
    {
        Debug.Log("站立状态");
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Walking : PlayerState
{
    public override void Handle(Player player)
    {
        Debug.Log("走路状态");
    }
}

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Running : PlayerState
{
    public override void Handle(Player player)
    {
        Debug.Log("跑步状态");
    }
}

环境类（利用枚举）：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

enum State 
{
    Standing,
    Walking,
    Running
}
public class Player : MonoBehaviour
{
    private PlayerState playerState;
    State currentState;
    private void Start()
    {
        //初始状态为站立状态
        currentState = State.Standing;
        //检测状态
        CheckState();
        Request();
    }
    public void CheckState() 
    {
        switch (currentState)
        {
            case State.Standing:
                playerState = new Standing();
                break;
            case State.Walking:
                playerState = new Walking();
                break;
            case State.Running:
                playerState = new Running();
                break;
        }
    }
    public void Request() 
    {
        playerState.Handle(this);
    }
}

---

五、命令模式

案例：实现点击Cube随机变色，并记录每一步操作

        点击按钮Play可执行刚才的操作

        点击按钮Done可将所有按钮变为白色

        点击按钮Reset清除所有记录

        点击按钮Rewind反转执行刚才的操作

1、抽象命令类

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public interface Icommand
{
    void Execute();
    void Undo();
}

2、具体抽象类

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class ClickCommand : Icommand
{
    private GameObject _cube; //只操作颜色，也可以直接保存MeshRenderer引用，消除每次GetComponent开销
    private Color _newColor;
    private Color _previousColor;

    public ClickCommand()
    {

    }

    public ClickCommand(GameObject cube, Color newColor)
    {
        _cube = cube;
        _newColor = newColor;
    }

    public void Execute()
    {
        _previousColor = _cube.GetComponent().material.color;
        _cube.GetComponent().material.color = _newColor;
    }

    public void Undo()
    {
        _cube.GetComponent().material.color = _previousColor;
    }
}

3、调用者

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class UserClick : MonoBehaviour
{
    ClickCommand clickCommand;
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0)) 
        {
            Ray rayOrigin = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit hitInfo;

            if (Physics.Raycast(rayOrigin, out hitInfo)) 
            {
                if (hitInfo.collider.tag == "Cube") 
                {
                    Icommand clickCommand = new ClickCommand(hitInfo.collider.gameObject,new Color(Random.value, Random.value, Random.value));
                    clickCommand.Execute();
                    CommandManager.AddCommand(clickCommand);
                }
            }
        }
    }
}

4、接收者

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using UnityEngine;

public class CommandManager : MonoBehaviour
{

    private static List _commandBuffer = new List();
    public static void AddCommand(Icommand newCommand) 
    {
        _commandBuffer.Add(newCommand);
    }


    //Play按钮回调函数
    public void Play() 
    {
        //使用StartCoroutine实现隔一秒执行一项
        StartCoroutine(ExecuteAll());
    }

    IEnumerator ExecuteAll()
    {
        foreach (var command in _commandBuffer)
        {
            command.Execute();
            yield return new WaitForSeconds(1.0f);
        }
        Debug.Log("All Commands executed");
    }

    //Rewind按钮回调函数
    public void Rewind() 
    {
        StartCoroutine(UndoAll());
    }

    IEnumerator UndoAll()
    {
        foreach (var command in Enumerable.Reverse(_commandBuffer)) //使用Linq实现逆向遍历
        {
            command.Undo();
            yield return new WaitForSeconds(1.0f);
        }
        Debug.Log("All Commands reversed");
    }
    //Done按钮回调函数，所有Cube设置为白色
    public void Done() 
    {
        var cubes = GameObject.FindGameObjectsWithTag("Cube");
        foreach (var cube in cubes)
        {
            cube.GetComponent().material.color = Color.white;
        }
    }

    //Reset按钮回调函数，清空记录的指令
    public void Clear() 
    {
        _commandBuffer.Clear();
    }

    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)) 
        {
            Debug.Log(_commandBuffer.Count);
        }
    }
}