面试题：C# 代码深度重构与复杂设计模式综合应用

Question

给定一个大型且架构复杂的 C# 遗留项目，项目中包含大量重复代码、紧密耦合的模块以及不合理的设计。要求你在不影响现有业务功能的前提下，对该项目进行深度重构，综合运用多种设计模式，如代理模式、观察者模式、享元模式等，以提高系统的可维护性、可扩展性和性能。请描述你重构的整体思路、步骤以及每个设计模式应用在哪些关键模块或业务场景，并且阐述如何进行重构过程中的风险评估与控制。

Answer 1

整体思路

1. 代码分析：全面梳理项目代码，明确重复代码、耦合点以及不合理设计之处。
2. 模块化设计：将紧密耦合模块进行拆分，形成相对独立的模块，降低耦合度。
3. 应用设计模式：依据不同场景选用合适设计模式优化结构。
4. 逐步重构：分阶段进行重构，确保每次重构不影响现有业务功能。

步骤

1. 重复代码抽取：找出重复代码，将其封装成独立方法或类，减少冗余。
2. 模块拆分与解耦：分析紧密耦合模块，通过接口、依赖注入等方式降低耦合。
3. 设计模式应用：
   • 代理模式：在需要控制对象访问或增强对象功能的模块使用，如远程调用模块，代理对象可处理网络连接等操作，避免业务模块直接处理复杂网络逻辑。
   • 观察者模式：适用于模块间存在一对多依赖关系场景，如订单系统，订单状态变化时通知相关模块（库存、物流等）进行相应操作。
   • 享元模式：对于项目中大量重复且占用内存资源的对象，如系统中频繁创建的日志记录对象，可使用享元模式共享对象，减少内存开销。
4. 测试与验证：对重构后的模块进行单元测试、集成测试等，确保业务功能正常。
5. 持续优化：根据测试结果和实际运行情况，持续改进重构效果。

设计模式应用场景

1. 代理模式：
   • 数据库访问模块：代理对象负责数据库连接池管理、事务处理等，业务模块只需调用代理对象获取数据，提高安全性和性能。
   • 第三方服务调用模块：代理对象处理服务调用的认证、限流等，保护业务模块免受外部服务不稳定影响。
2. 观察者模式：
   • 用户登录模块：用户登录成功后，可通知相关模块（如记录登录日志、更新用户在线状态等）。
   • 商品库存模块：商品库存变化时，通知订单模块、销售统计模块等。
3. 享元模式：
   • 图形绘制模块：如果项目中有大量相似图形对象，如绘制地图中的大量相同图标，可使用享元模式共享图形对象属性，减少内存占用。
   • 游戏开发中的角色模块：大量相同类型角色可共享部分属性，如角色模型、技能等，提高游戏性能。

风险评估与控制

1. 风险评估：
   • 功能风险：重构可能破坏现有业务功能，如重构数据库访问层可能导致数据读取错误。
   • 时间风险：重构复杂项目可能超出预期时间，影响项目进度。
   • 技术风险：对某些设计模式应用不当，可能导致系统性能下降或出现新的设计问题。
2. 风险控制：
   • 建立完善测试体系：在重构前编写全面测试用例，重构过程中及时运行测试，确保功能正常。
   • 分阶段重构：将重构任务分解为多个小阶段，每个阶段完成后进行评估和验证，降低整体风险。
   • 技术培训与交流：对团队成员进行相关设计模式培训，加强技术交流，确保设计模式正确应用。
   • 制定回滚方案：在重构过程中记录关键步骤和状态，若出现严重问题可快速回滚到重构前状态。