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C#文法——反射,架構師的入門基礎。

前言

程式設計其實就是寫代碼,而寫代碼目的就是實作業務,是以,文法和架構也是為了實作業務而存在的。是以,不管多麼高大上的目标,實質上都是業務。

是以,我認為不要把寫代碼上升到科學的高度。上升到藝術就可以了,因為藝術本身也沒有高度。。。。

軟體設計存在過度設計,文法和架構的了解,也存在過度了解。比如,反編譯下,看看反射是怎麼實作的。。。

有興趣是好事,但就算知道了反射的本質,了解了反射是如何設計的,你技術也沒什麼質的改變。因為,技術水準最終還是要落實到應用上。

在比如,過度的追求代碼性能,也不見得是一件好事,因為,[大多數]情況下,硬體比程式員便宜多了。。。(注意這裡指的是代碼不是算法和資料庫性能)

是以,不論什麼事,過度了,總不是好事。

本篇文章主要介紹C#反射【用法】。

反射是架構師必會的基礎,因為任何一個被設計出來的架構,都要使用反射。

反射也是最隐蔽的文法,因為反射寫出來後,通常它會被直接封裝,然後調用者就隻負責使用,不再關注他的具體實作。

這與它的特性有關,因為反射就是為了減少代碼備援而存在的,是以,看不見很正常。

反射的定義

官方定義:反射提供了封裝程式集、子產品和類型的對象(Type 類型)。可以使用反射動态建立類型的執行個體,将類型綁定到現有對象,或從現有對象擷取類型并調用其方法或通路其字段和屬性。如果代碼中使用了屬性,可以利用反射對它們進行通路。

看不懂?沒關系,我們把它翻譯成人類可了解的語言。

C#程式設計語言中,最常使用的是類和類中的函數和屬性。正向調用的方法是,建立類,然後用類建立一個對象。接下來就可以用這個對象調用類中的方法和屬性了。

而反射,就是相對于這種正向調用的存在。即,它是反向調用。

反射可以通過類名的字元串來建立類,可以通過函數名的字元串和屬性名的字元串,來調用類下的函數和屬性。

有同學會問了, 既然正向可以調用,那麼反向調用幹什麼呢?

會有這種問題的同學,先别着急,繼續往下看,反射既然存在,就必然有存在的道理。

反射的基礎應用

1,類反射

先看下面代碼;代碼為通過類名稱的字元,反射出類的對象。

public class ReflectionSyntax
{
    public static void Excute()
    {
        Type type = GetType("Syntax.Kiba");
        Kiba kiba = (Kiba)Activator.CreateInstance(type);
        Type type2 = GetType2("Syntax.Kiba");
        Kiba kiba2 = (Kiba)Activator.CreateInstance(type2);
    }
    public static Type GetType(string fullName)
    {
        Assembly assembly = Assembly.Load("Syntax");
        Type type = assembly.GetType(fullName, true, false);
        return type;
    }
 
    public static Type GetType2(string fullName)
    {
        Type t = Type.GetType(fullName);
        return t;
    }
}
public class Kiba
{
    public void PrintName()
    {
        Console.WriteLine("Kiba518");
    }
}           

在代碼中我們看到,反射時傳遞了字元串"Syntax.Kiba",然後通過解析字元串,擷取到了該字元串對應的類的類型,最後再借助Activator來輔助建立類的執行個體。

其中字元串"Syntax.Kiba"是一個完全限定名。什麼是完全限定名?完全限定名就是命名空間+類名。在反射的時候,需要我們傳遞完全限定名來确定到底要去哪個命名空間,找哪個類。

在代碼中我們還可以看到,擷取類型的方式有兩種,一種是較複雜的,一種是簡單的。

GetType2方法是簡單的擷取類别,通過Type直接就解析了字元串。而GetType則先進行了加載Assembly(元件),然後再由元件擷取類型。

兩者有什麼差別呢?

差別是,用Type直接解析,隻能解析目前命名空間下的類。如果該類存在于引用的DLL中,就解析不了。

而GetType方法中的[Assembly.Load指定了程式集名],是以,在反射時,就會去指定的命名空間裡找對應的類。這樣就能找到非本程式集下的類了。

[Assembly.Load指定了程式集名]這句話不好了解?

沒關系,換個表達,Assembly.Load指定了命名空間的名稱,是以反射時,會去這個命名空間裡找類,這樣是不是就好了解了。

Assembly

Assembly的存在讓反射變得特别靈活,其中Assembly.Load不止可以導入我們引入的程式集(或命名空間)。

也可以導入我們未引入程式集的dll。調用模式如下:

System.Reflection.Assembly o = System.Reflection.Assembly.Load("mscorlib.dll");           

Assembly導入了程式集後,還可以不借助Activator來輔助,自己就可以建立類。如下:

Assembly assembly = Assembly.Load("Syntax");
Kiba kiba = (Kiba)assembly.CreateInstance("Syntax.Kiba");           

有的同學可能會擔心性能,會覺得這樣反射,會使程式變慢。

有這種想法的同學,其實你已經是在過度了解文法了。這種地方的代碼性能其實是可以不用關心的。

那麼,到底會不會變慢呢?

答案是這樣的,如果你是使用完全限定名來反射,速度就是一樣的。如果是反射時,隻寫了一個類名,那麼速度就會變慢。因為它要周遊所有的命名空間,去找這個類。

即,隻要反射時把類的命名空間寫全,那麼速度就不會慢。

2,函數反射

函數的反射應用主要是使用類MethodInfo類反射,下面先看下基礎應用。

public static void ExcuteMethod()
{
    Assembly assembly = Assembly.Load("Syntax");
    Type type = assembly.GetType("Syntax.Kiba", true, false);
    MethodInfo method =  type.GetMethod("PrintName");
    object kiba = assembly.CreateInstance("Syntax.Kiba");
    object[] pmts = new object[] { "Kiba518" };
    method.Invoke(kiba, pmts);//執行方法 
}
public class Kiba
{
    public string Name { get; set; }
    public void PrintName(string name)
    {
        Console.WriteLine(name);
    }
}           

一些同學第一眼看上去可能會有點不适應,因為好像很多類都是大家不經常用的。這也沒辦法,因為這是一個進階的過程,必須經曆從陌生到熟悉。當你熟悉了這樣的代碼後,就代表你的技術水準又進步了一個台階。

下面講解一些這些代碼。

首先我們導入了命名空間,接着我們擷取了該命名空間下Kiba這個類的類型;接下來我們通過這個類型來擷取指定名稱的函數。

然後我們通過Assembly建立了一個Kiba的執行個體,接着定義了一個參數的Object數組,因為Kiba類下的函數PrintName隻有一個參數,是以,我們隻為這個Object數組添加一個對象[Kiba518]。

最後,我們通過method.Invoke來調用這個函數,由于是反射,是以調用時,需要指定Kiba類的執行個體對象和入參。

這樣,函數的反射就實作了。

3,屬性反射

屬性反射是用PropertyInfo類來實作,下面看基礎的屬性反射。

public static void ExcuteProperty()
{
    Kiba kiba = new Kiba();
    kiba.Name = "Kiba518";
    object name = ReflectionSyntax.GetPropertyValue(kiba, "Name");
    Console.WriteLine(name);
}
public static object GetPropertyValue(object obj, string name)
{
    PropertyInfo property = obj.GetType().GetProperty(name);
    if (property != null)
    {
        object drv1 = property.GetValue(obj, null);
        return drv1;
    }
    else
    {
        return null;
    }
}           

如代碼所示,首先我們定義了一個Kiba的對象,并為Name指派,然後我們通過GetPropertyValue方法,傳遞了Kiba對象和要擷取值的屬性名稱。

GetPropertyValue函數裡通過使用PropertyInfo完成了反射。

有的同學可能會覺得,這個很雞肋,既然已經得到對象,還反射做什麼,直接擷取就可以了呀。

别着急,我們接下來一起看反射的架構應用。

反射的架構應用

架構編寫的核心目的之一,是統一系統秩序。那麼什麼是系統秩序呢?

首先我們看下系統的構成,系統個通常是由子系統,程式集,類,函數這四部分構成。如下圖所示。

既然系統由子系統,程式集,類,函數這四個基礎元素構成,那麼系統秩序,自然指的就是這四個元素的秩序。而這四個元素最難形成秩序的就是函數了。

很顯然,任何的項目都存在重複的函數,或者功能相近的函數。而徹底杜絕這種情況,顯然是不可能的。那麼我們隻好盡量是設計會避免重複元素的架構了。而反射,正是為此而存在的。

現實中的架構因為這樣那樣的原因,會有千奇百怪的設計,是以拘泥于一種設計模式是愚蠢的,實戰中要多種設計模式一起應用,局部設計有時候隻取設計模式中一部分也可以。這樣才能實作項目的量身定制。

是以,這裡隻介紹一種實戰的架構應用,一種使用反射的架構基礎結構。下面請架構基礎代碼。

public class Client
{
    public void ExcuteGetNameCommand()
    {
        Proxy proxy = new Proxy();
        GetNameCommand cmd = new GetNameCommand();
        ResultBase rb = proxy.ExcuteCommand(cmd);
    }
}
public class Proxy
{
    public ResultBase ExcuteCommand(CommandBase command)
    {
        var result = HandlerSwitcher.Excute(command);
        return result as ResultBase;
    }
}
public class HandlerSwitcher
{
    private const string methodName = "Excute";//約定的方法名
    private const string classNamePostfix = "Handler";//約定的處理Command的類的名稱的字尾
    //擷取命名空間的名稱
    public static string GetNameSpace(CommandBase command)
    {
        Type commandType = command.GetType();//擷取完全限定名
        string[] CommandTypeNames = commandType.ToString().Split('.');
        string nameSpace = "";
        for (int i = 0; i < CommandTypeNames.Length - 1; i++)
        {
            nameSpace += CommandTypeNames[i];
            if (i < CommandTypeNames.Length - 2)
            {
                nameSpace += ".";
            }
        }
        return nameSpace;
    }
 
    public static object Excute(CommandBase command)
    {
        string fullName = command.GetType().FullName;//完全限定名
        string nameSpace = GetNameSpace(command);//命名空間 
        Assembly assembly = Assembly.Load(nameSpace);
        Type handlerType = assembly.GetType(fullName + classNamePostfix, true, false);
        object obj = assembly.CreateInstance(fullName + classNamePostfix);
        MethodInfo handleMethod = handlerType.GetMethod(methodName);//擷取函數基本資訊
        object[] pmts = new object[] { command }; //傳遞一個參數command
        try
        {
            return handleMethod.Invoke(obj, pmts);
        }
        catch (TargetInvocationException tie)
        {
            throw tie.InnerException;
        }
    }
}
public class GetNameCommandHandler
{
    public ResultBase Excute(CommandBase cmd)
    {
        GetNameCommand command = (GetNameCommand)cmd;
        ResultBase result = new ResultBase();
        result.Message = "I'm Kiba518";
        return result;
    }
}
public class GetNameCommand: CommandBase
{ 
}
public class CommandBase
{
    public int UserId { get; set; }
      
    public string UserName { get; set; }
     
    public string ArgIP { get; set; }
}
public class ResultBase
{
    public string Message { get; set; }
}           

代碼中架構很簡單,主要目的是實作一個代理,用于處理繼承了CommandBase的類的代理。

即,用戶端,不論傳來什麼樣的Command,隻要它是繼承自CommandBase的,這個代理都會找到對應的處理類,并執行處理,且傳回結果。

為了更清晰的了解這段代碼,我們可以參考下面這個流程圖。結合了圖檔在來看代碼,架構結構就會更清晰。

這個簡單的架構中,使用了一個概念,叫做約定優先原則,也叫做約定優于配置;喜歡概念的小夥伴可以自行百度。

架構中使用的兩個約定如下:

第一個是,處理Command的類必須字尾名是Command的類名+Handler結尾。

第二個是,處理Command的類中的處理函數名必須為Excute。

其實概念就是供大家使用的,會用即可;學習的過程中,概念之類的術語,有個印象即可。

PS:為了閱讀友善,這裡面的類都集中寫在了一個命名空間之下了,如果有想使用這種設計模式的同學,請按照自己項目所需進行擴充。

這樣,我們就通過反射實作了一個非常簡約的架構,通過使用這個架構,會讓代碼變的更加簡潔。

而為了實作每個子產品的簡潔,反射也将會被封裝在各個子產品的底層,是以,反射毫無疑問,就是架構設計的基礎。

反射與特性

反射在系統中另一個重要應用就是與特性的結合使用。

在一些相對複雜的系統中,難免會遇到一些場景,要講對象中的一部分屬性清空,或者要擷取對象中的某些屬性指派。通常我們的實作方式就是手寫,一個一個的指派。

而利用反射并結合特性,完全可以簡化這種複雜操作的代碼量。

public partial class ReflectionSyntax
{
    public void ExcuteKibaAttribute()
    {
        Kiba kiba = new Kiba();
        kiba.ClearName = "Kiba518";
        kiba.NoClearName = "Kiba518";
        kiba.NormalName = "Kiba518";
        ClearKibaAttribute(kiba);
        Console.WriteLine(kiba.ClearName);
        Console.WriteLine(kiba.NoClearName);
        Console.WriteLine(kiba.NormalName);
    }
    public void ClearKibaAttribute(Kiba kiba)
    {
        List<PropertyInfo> plist = typeof(Kiba).GetProperties(System.Reflection.BindingFlags.Instance | System.Reflection.BindingFlags.Public).ToList();//隻擷取Public的屬性
        foreach (PropertyInfo pinfo in plist)
        {
            var attrs = pinfo.GetCustomAttributes(typeof(KibaAttribute), false);
            if (null != attrs && attrs.Length > 0)
            {
                var des = ((KibaAttribute)attrs[0]).Description;
                if (des == "Clear")
                {
                    pinfo.SetValue(kiba, null);
                }
            }
        }
    }
}
public class Kiba
{
    [KibaAttribute("Clear")]
    public string ClearName { get; set; }
    [KibaAttribute("NoClear")]
    public string NoClearName { get; set; }
    public string NormalName { get; set; }
 
}
[System.AttributeUsage(System.AttributeTargets.All)]
public class KibaAttribute : System.Attribute
{
    public string Description { get; set; }
    public KibaAttribute(string description)
    {
        this.Description = description;
    }
}           

如上述代碼所示, 我們通過反射,将擁有KibaAttribute特性的,且描述為Clear的屬性,清空了。

當然為了一個屬性這麼做不值得,但如果一個對象有70個屬性的時候,這麼做就值得了。

既然能清除屬性的資料,那麼自然就可以為屬性指派。至于如何實作反射指派,相信大家可以舉一反三。

反射+特性最常見的場景

反射+特性一起應用,最常見的場景就是用ADO.NET從資料庫查詢出DataTable的資料,然後将DataTable的資料轉換成Model實體類型。

我們在開發中,為了讓實體更加充血,往往會對資料實體增加一些屬性和方法。(什麼是充血?充血就是充血模型,有興趣的同學可以自行百度了解下,簡單說就是為實體加屬性和方法。)

那麼,在用反射,将DataTable轉存到Model實體的時候,周遊屬性并指派的時候,就會多周遊那麼幾次。

如果隻是一個實體,那麼,多周遊幾次也沒影響。但,如果是數十萬的資料,那這多幾次的周遊影響就大了。

而用反射+特性,就可以減少這些額外周遊次數。

講了這麼多為什麼不給代碼呢?

因為我覺得,将上面的内容全了解的同學,應該可以說,已經架構啟蒙了。那麼,這個反射+特性的DataTable轉資料實體,如果能自己寫出來,就算是架構入門了。是以,這裡給大家留下了一個練習的空間。

注意,我這裡說的是架構,而不是架構。

架構與架構的差別是這樣的,架構是個名詞,而架構是個動詞。架構即便很熟練了,也不見得可以架構的很好。這個大家還是要注意差別。

結語

看完了整篇文章,有的同學可能會有疑問,這麼生疏的PropertyInfo和MethodInfo真的有人會用嗎?都是Copy代碼,然後使用吧。

答案是,當然有人可以熟練應用。反射是架構師的入門基礎,任何一個[可以實戰]的架構師,都需要随時随地的可以手寫出反射,因為優化架構是他們的責任。

是以,對此有所懷疑的小夥伴,可以努力練習了,将委托融入血液,是進階軟體工程師的基礎,而将反射融入血液,就是架構師的基礎了。

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