之前有陣子在業(yè)余時(shí)間拓展自己的一個(gè)游戲框架，結(jié)果在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題。這個(gè)游戲框架基于MonoGame實(shí)現(xiàn)，在MonoGame中，所有的材質(zhì)渲染（Texture Rendering）都是通過(guò)SpriteBatch類來(lái)完成的。舉個(gè)例子，假如希望在屏幕的某個(gè)地方顯示一個(gè)圖片材質(zhì)（imageTexture），就在Game類的子類的Draw方法里，使用下面的代碼來(lái)繪制圖片：

protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
    // ...
    spriteBatch.Draw(imageTexture, new Vector2(x, y), Color.White);
    // ...
}

那么如果希望在屏幕的某個(gè)地方用某個(gè)字體來(lái)顯示一個(gè)字符串，就類似地調(diào)用SpriteBatch的DrawString方法來(lái)完成：

protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
    // ...
    spriteBatch.DrawString(spriteFont, "Hello World", new Vector2(x, y), Color.White);
    // ...
}

暫時(shí)可以不用管這兩個(gè)代碼中spriteBatch對(duì)象是如何初始化的，以及Draw和DrawString兩個(gè)方法的各個(gè)參數(shù)是什么意思，在本文討論的范圍中，只需要關(guān)注spriteFont這個(gè)對(duì)象即可。MonoGame使用一種叫“內(nèi)容管道”（Content Pipeline）的技術(shù)，將各種資源（聲音、音樂(lè)、字體、材質(zhì)等等）編譯成xnb文件，之后，通過(guò)ContentManager類，將這些資源讀入內(nèi)存，并創(chuàng)建相應(yīng)的對(duì)象。SpriteFont就是其中一種資源（字體）對(duì)象，在Game的Load方法中，可以通過(guò)指定xnb文件名的方式，從ContentManager獲取字體信息：

private SpriteFont? spriteFont;
protected override void LoadContent()
{
    // ...
    spriteFont = Content.Load<SpriteFont>("fonts\\arial"); // Load from fonts\\arial.xnb
    // ...
}

OK，與MonoGame相關(guān)的知識(shí)就介紹這么多。接下來(lái)，就進(jìn)入具體問(wèn)題。由于是做游戲開(kāi)發(fā)框架，那么為了能夠更加方便地在屏幕上（確切地說(shuō)是在當(dāng)前場(chǎng)景里）顯示字符串，我封裝了一個(gè)Label類，這個(gè)類大致如下所示：

public class Label : VisibleComponent
{
    private readonly SpriteFont _spriteFont;
    public Label(string text, SpriteFont spriteFont, Vector2 pos, Color color)
    {
        Text = text;
        _spriteFont = spriteFont;
        Position = pos;
        TextColor = color;
    }
    public string Text { get; set; }
    public Vector2 Position { get; set; }
    public Color TextColor { get; set; }
    protected override void ExecuteDraw(GameTime gameTime, SpriteBatch spriteBatch)
        => spriteBatch.DrawString(_spriteFont, Text, Position, TextColor);
}

這樣實(shí)現(xiàn)本身并沒(méi)有什么問(wèn)題，但是仔細(xì)思考不難發(fā)現(xiàn)，SpriteFont是從Content Pipeline讀入的字體信息，而字體信息不僅包含字體名稱，而且還包含字體大?。ㄗ痔?hào)），并且在Pipeline編譯的時(shí)候就已經(jīng)確定下來(lái)了，所以，如果游戲中希望使用同一個(gè)字體的不同字號(hào)來(lái)顯示不同的字符串時(shí)，就需要加載多個(gè)SpriteFont，不僅麻煩而且耗資源，靈活度也不高。

經(jīng)過(guò)一番搜索，發(fā)現(xiàn)有一款開(kāi)源的字體渲染庫(kù)：FontStashSharp，它有MonoGame的擴(kuò)展，可以基于字體的不同字號(hào)，動(dòng)態(tài)加載字體對(duì)象（稱之為“動(dòng)態(tài)精靈字體（DynamicSpriteFont）”），然后使用MonoGame原生的SpriteBatch將字符串以指定的動(dòng)態(tài)字體顯示在場(chǎng)景中，比如：

private readonly FontSystem _fontSystem = new();
private DynamicSpriteFont? _menuFont;
public override void Load(ContentManager contentManager)
{
    // Fonts
    _fontSystem.AddFont(File.ReadAllBytes("res/main.ttf"));
    _menuFont = _fontSystem.GetFont(30);
}
public override void Draw(GameTime gameTime, SpriteBatch spriteBatch)
{
    spriteBatch.DrawString(_menuFont, "Hello World", new Vector2(100, 100), Color.Red);
}

在上面的Draw方法中，仍然是使用了SpriteBatch.DrawString方法來(lái)顯示字符串，不同的地方是，這個(gè)DrawString方法所接受的第一個(gè)參數(shù)為DynamicSpriteFont對(duì)象，這個(gè)DynamicSpriteFont對(duì)象是第三方庫(kù)FontStashSharp提供的，它并不是標(biāo)準(zhǔn)的MonoGame里的類型，所以，這里有兩種可能：

• DynamicSpriteFont是MonoGame中SpriteFont的子類
• FontStashSharp使用了C#擴(kuò)展方法，對(duì)SpriteBatch類型進(jìn)行了擴(kuò)展，使得DrawString方法可以使用DynamicSpriteFont來(lái)繪制文本

如果是第一種可能，那問(wèn)題倒也簡(jiǎn)單，基本上自己開(kāi)發(fā)的這個(gè)游戲框架可以不用修改，比如在創(chuàng)建Label實(shí)例的時(shí)候，構(gòu)造函數(shù)第二個(gè)參數(shù)直接將DynamicSpriteFont對(duì)象傳入即可。但不幸的是，這里屬于第二種情況，也就是FontStashSharp中的DynamicSpriteFont與SpriteFont之間并沒(méi)有繼承關(guān)系。

現(xiàn)在總結(jié)一下，目前的現(xiàn)狀是：

• DynamicSpriteFont并不是SpriteFont的子類
• 兩者提供相似的能力：都能夠被SpriteBatch用來(lái)繪制文本，都能夠基于給定的文本字符串來(lái)計(jì)算繪制區(qū)域的寬度和高度（兩者都提供MeasureString方法）
• 我希望在我的游戲框架中能夠同時(shí)使用SpriteFont和DynamicSpriteFont，也就是說(shuō)，我希望Label可以同時(shí)兼容SpriteFont和DynamicSpriteFont的文本繪制能力

很明顯，可以使用GoF95的適配器（Adapter）模式來(lái)解決目前的問(wèn)題，以滿足上述3的條件。為此，可以定義一個(gè)IFontAdapter接口，然后基于SpriteFont和DynamicSpriteFont來(lái)提供兩種不同的適配器實(shí)現(xiàn)，最后，讓框架里的類型（比如Label）依賴于IFontAdapter接口即可，UML類圖大致如下：

DynamicSpriteFontAdapter被實(shí)現(xiàn)在一個(gè)獨(dú)立的包（C#中的Assembly）里，這樣做的目的是防止Mfx.Core項(xiàng)目對(duì)FontStashSharp有直接依賴，因?yàn)镸fx.Core作為整個(gè)游戲框架的核心組件，會(huì)被不同的游戲主體或者其它組件引用，而這些組件并不需要依賴FontStashSharp。

此外，同樣可以使用C#的擴(kuò)展方法特性，讓SpriteBatch可以基于IFontAdapter進(jìn)行文本繪制：

public static class SpriteBatchExtensions
{
    public static void DrawString( 
        this SpriteBatch spriteBatch, 
        IFontAdapter fontAdapter, 
        string text) => fontAdapter.DrawString(spriteBatch, text);
}

 其它相關(guān)代碼類似如下：

public interface IFontAdapter
{
    void DrawString(SpriteBatch spriteBatch, string text);
    Vector2 MeasureString(string text);
}
public sealed class SpriteFontAdapter(SpriteFont spriteFont) : IFontAdapter
{
    public Vector2 MeasureString(string text) => spriteFont.MeasureString(text);
    public void DrawString(SpriteBatch spriteBatch, string text)
        => spriteBatch.DrawString(spriteFont, text);
}
public sealed class FontStashSharpAdapter(DynamicSpriteFont spriteFont) : IFontAdapter
{
    public void DrawString(SpriteBatch spriteBatch, string text)
        => spriteBatch.DrawString(spriteFont, text);
    public Vector2 MeasureString(string text) => spriteFont.MeasureString(text);
}
public class Label(string text, IFontAdapter fontAdapter) : VisibleComponent
{
    // 其它成員忽略
    public string Text { get; set; } = text;
    protected override void ExecuteDraw(GameTime gameTime, SpriteBatch spriteBatch)
        => spriteBatch.DrawString(fontAdapter, Text);
}

總結(jié)一下：本文通過(guò)對(duì)一個(gè)實(shí)際案例的分析，討論了GoF95設(shè)計(jì)模式中的Adapter模式在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用，展示了如何使用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的方法。Adapter模式的引入也會(huì)產(chǎn)生一些邊界效應(yīng)，比如本案例中FontStashSharp的DynamicSpriteFont其實(shí)還能夠提供更多更為豐富的功能特性，然而Adapter模式的使用，使得這些功能特性不能被自制的游戲框架充分使用（因?yàn)榻涌诮y(tǒng)一，而標(biāo)準(zhǔn)的SpriteFont并不提供這些功能），一種有效的解決方案是，擴(kuò)展IAdapter接口的職責(zé)，然后使用空對(duì)象模式來(lái)補(bǔ)全某個(gè)適配器中不被支持的功能特性，但這種做法又會(huì)在框架設(shè)計(jì)中，讓某些類型的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得特殊化，也就是為了迎合某個(gè)外部框架而去做抽象，使得設(shè)計(jì)變得不那么純粹，所以，還是需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需求來(lái)決定設(shè)計(jì)的方式。

到此這篇關(guān)于在C#中使用適配器Adapter模式和擴(kuò)展方法解決面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)問(wèn)題記錄的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C#面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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