如何掌握C#的核心技術(shù)
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「DotNET技術(shù)圈」，作者鄒溪源 。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系DotNET技術(shù)圈公眾號(hào)。
引子
前不久看到一個(gè)段子，某年寧波交警引進(jìn)人臉識(shí)別技術(shù)抓拍行人闖紅燈，結(jié)果一天下來被發(fā)現(xiàn)闖紅燈次數(shù)最多的是珠海女子董小姐，日闖紅燈3000多次。寧波交警連夜研究抓捕方案，最后分析發(fā)現(xiàn)，原來是大巴車上的某掌握核心的產(chǎn)品廣告被錯(cuò)誤識(shí)別了。
這家自稱掌握了核心的制造企業(yè)，雖然并非每個(gè)產(chǎn)品都賣座，但這樣的廣告詞確實(shí)也牢牢抓住了觀眾的眼球，簡(jiǎn)單明了的廣告詞，使產(chǎn)品具備更加鮮明的標(biāo)簽，形成了其獨(dú)特的品牌形象。
最近，又看到某汽車制造大廠，雖然業(yè)績(jī)不怎么樣，但其董事長(zhǎng)的眼界之高令人欽佩。在股東會(huì)上，有股東詢問過去業(yè)績(jī)不佳，是否有興趣在無人駕駛技術(shù)上跟某民族品牌建立進(jìn)一步合作關(guān)系時(shí)，這位董事長(zhǎng)也毫不猶豫的回答到：
“不接受xx提供的無人駕駛整體解決方案，要將核心技術(shù)掌握在自己手中。“
至于這家公司是否真的掌握了核心技術(shù)，也許有讀者作為該公司的產(chǎn)品用戶，或汽車產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員，或甚至是股東，可能比較清楚，小編比較菜，對(duì)這種核心技術(shù)不太了解。
但小編從這兩個(gè)案例發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，核心技術(shù)無論對(duì)于公司而言，還是對(duì)于個(gè)人而言，都是非常有價(jià)值的關(guān)鍵特性。一個(gè)掌握了核心技術(shù)的開發(fā)者，必然是脫離了低級(jí)趣味的專業(yè)開發(fā)者，在紛繁復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代面前，往往有更多機(jī)會(huì)凸顯自己的才華，進(jìn)而獲得與自己實(shí)力相匹配的待遇水平。
毫無疑問，掌握C#的核心技術(shù)也同樣如此。那么，問題是，C#的核心技術(shù)有哪些呢?我們?cè)撊绾握莆誄#的核心技術(shù)呢?
C#的發(fā)展歷程
眾所周知，C#是由偉大的程序員之神Anders Hejlsberg為體現(xiàn).NET技術(shù)的優(yōu)勢(shì)而創(chuàng)造出來的一種優(yōu)秀語(yǔ)言。說起Anders Hejlsberg雖然可能有的讀者不太熟悉，但說起他創(chuàng)造的幾種語(yǔ)言或編譯器，大家估計(jì)就并不陌生了。
例如他20歲時(shí)花了僅僅兩三周就開發(fā)出來了一種Pascal編譯器。之后他又開發(fā)出了Delphi，這是一種非常神奇的語(yǔ)言，在面向過程式開發(fā)方法的時(shí)代，Delphi能夠與VB獨(dú)占半邊天，其優(yōu)秀之處顯然不是區(qū)區(qū)幾句話就能說清楚，聽說在當(dāng)時(shí)，許多開發(fā)者都非常擅長(zhǎng)使用其創(chuàng)造奇跡，例如今天的產(chǎn)品之神張小龍?jiān)?0年前就曾經(jīng)用其開發(fā)過foxmail，早期的wps據(jù)說也是使用Delphi開發(fā)出來的。
再后來，Anders加入了微軟，并為.NET設(shè)計(jì)了C#這樣一款優(yōu)秀的語(yǔ)言。(當(dāng)然，Anders并未止步于C#這樣的成就，在C#之后，他又改良了Javascript，并為其帶來了今天的“后端噩夢(mèng)”TypeScript語(yǔ)言。)
2002年，C#隨.NET戰(zhàn)略一起發(fā)布，從一開始就被定位為.NET開發(fā)框架核心中的核心，直到今天，已經(jīng)成為一種比較優(yōu)秀的主流技術(shù)語(yǔ)言。這種語(yǔ)言吸收了其他語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又基于.NET框架的特性實(shí)現(xiàn)了許多優(yōu)雅的功能，今天的C#，不僅僅能夠用于傳統(tǒng)的面向?qū)ο箝_發(fā)，也同樣可以廣泛使用于函數(shù)式開發(fā)方法。對(duì)于初學(xué)者而言，如果學(xué)過Java和C++語(yǔ)言，上手也非常容易。
經(jīng)過將近20年的發(fā)展，C#語(yǔ)言已經(jīng)迭代了15個(gè)主要版本，從最早期的C#1.0到現(xiàn)在最新版的9.0，及10.0預(yù)覽版，共發(fā)布了6次正式版本發(fā)布，對(duì)于許多開發(fā)者而言，每一次版本升級(jí)也意味著又需要刷新技術(shù)面，著實(shí)是一種痛并快樂的過程。
回顧那么多個(gè)版本，你還記得哪些C#的“核心技術(shù)”給你帶來過開發(fā)效率的巨大提升么?
《C#的核心技術(shù)指南》中的核心技術(shù)
最近，我有幸閱讀了新出版的《C#8.0核心技術(shù)指南》，并在這篇文章中，我摘取了幾個(gè)C#相關(guān)的新特性和概念跟大家一起分享。當(dāng)然由于C#實(shí)際上是.NET框架的主力語(yǔ)言，以下介紹的一些核心技術(shù)，可能實(shí)質(zhì)上是.NET框架的核心技術(shù)，大家不用糾結(jié)這個(gè)問題。
C#9.0新特性
參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-9。
C#8.0的新特性
參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-8
C#可為空類型
3.1 可為空值類型
可為空值類型是針對(duì)基礎(chǔ)類型而言，例如Int?bool?double?這些基礎(chǔ)類型都是我們常用的可為空值類型，該類型出現(xiàn)得比較早，在C#2.0中就已經(jīng)出現(xiàn)了可為空值類型。
檢查可為空值類型的實(shí)例
從C#7.0開始，可以使用is表達(dá)式對(duì)可為空值類型進(jìn)行檢查，
- int? a = 42;
- if (a is int valueOfA)
- {
- Console.WriteLine($"a is {valueOfA}");
- }
- else
- {
- Console.WriteLine("a does not have a value");
- }
- // Output:
- // a is 42
當(dāng)然，依然可以使用HasValue這種類型對(duì)可為空值類型進(jìn)行檢查。
3.2 C#可為空引用類型
可為空值類型常用于數(shù)據(jù)庫(kù)的檢查中，可以通過該類型判斷對(duì)象是否為空，而可為空引用類型則恰好相反，可以一定程度上防止引用類型的值為空，避免引發(fā) “未將對(duì)象引用添加到對(duì)象的實(shí)例”這樣的空指針異常。
該類型自C#8.0 引入，包括兩種方式“可為空引用類型”和“不可為空引用類型”，使你能夠?qū)σ妙愋妥兞康膶傩宰鞒鲋匾暶?：
- 引用不應(yīng)為 null。當(dāng)變量不應(yīng)為 null 時(shí)，編譯器會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行規(guī)則，以確保在不首先檢查它們是否為 null 的情況下，取消引用這些變量是安全的：
- 必須將變量初始化為非 null 值。
- 變量永遠(yuǎn)不能賦值為 null。
- 引用可為 null。當(dāng)變量可以為 null 時(shí)，編譯器會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行不同的規(guī)則以確保你已正確檢查空引用：
- 只有當(dāng)編譯器可以保證該值不為 null 時(shí)，才可以取消引用該變量。
- 這些變量可以使用默認(rèn)的 null 值進(jìn)行初始化，也可以在其他代碼中賦值為 null。類型為 Null 性
例如，在常用的語(yǔ)句中，我們可能這樣實(shí)現(xiàn)：
- void foo(string？ s)=>Console.WriteLine(s.Length);
一旦出現(xiàn)了string為空的情況，可能很容易就會(huì)引發(fā)空指針異常。
可為空上下文
可為空上下文可以對(duì)編譯器如何解釋引用類型變量進(jìn)行精細(xì)控制。
可以使用 .csproj 文件中的 Nullable 元素為項(xiàng)目設(shè)置可為空注釋上下文和可為空警告上下文。此元素配置編譯器如何解釋類型的為 Null 性以及生成哪些警告。有效設(shè)置如下：
- enable
：“啟用”可為空注釋上下文。“啟用”可為空警告上下文。
引用類型的變量，例如 string 是“不可為空”。啟用所有為 Null 性警告。
- warnings
：“禁用”可為空注釋上下文。“啟用”可為空警告上下文。
引用類型的變量是“無視”。啟用所有為 Null 性警告。
- annotations
：“啟用”可為空注釋上下文。“禁用”可為空警告上下文。
引用類型的變量(例如字符串)不可為 null。禁用所有為 Null 性警告。
- disable
：“禁用”可為空注釋上下文。“禁用”可為空警告上下文。
引用類型的變量是“無視”，就像早期版本的 C# 一樣。禁用所有為 Null 性警告。
示例：
XML復(fù)制
- <Nullable>enable</Nullable>
你還可以使用指令在項(xiàng)目的任何位置設(shè)置這些相同的上下文：
- #nullable enable：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文設(shè)置為“已啟用”。
- #nullable disable：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文設(shè)置為“已禁用”。
- #nullable restore：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文還原到項(xiàng)目設(shè)置。
- #nullable disable warnings：將可為空警告上下文設(shè)置為“已禁用”。
- #nullable enable warnings：將可為空警告上下文設(shè)置為“已啟用”。
- #nullable restore warnings：將可為空警告上下文還原到項(xiàng)目設(shè)置。
- #nullable disable annotations：將可為空注釋上下文設(shè)置為“禁用”。
- #nullable enable annotations：將可為空注釋上下文設(shè)置為“啟用”。
- #nullable restore annotations：將注釋警告上下文還原到項(xiàng)目設(shè)置。
屬性模式
C#在7.0中引入了屬性模式，通過該模式，可以快速匹配對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)屬性值。例如，我們可以使用這樣的示例快速匹配相關(guān)屬性值。
- if (obj is string s && s.Length=4)
除了這種屬性模式，還有一種是C#8.0中引入的模式，該模式主要用于switch語(yǔ)句的用法，使用起來也非常簡(jiǎn)潔。
- bool ShouldAllow(Url url)=>url switch
- {
- {Scheme:"http",Port=80}=>true,
- {Scheme:"https",port=443}=>true
- }
屬性模式還支持嵌套，例如
- bool ShouldAllow(Url url)=>url switch
- {
- {Scheme:string{Length:4},Port=80}=>true,
- {Scheme:"https",port=443}=>true
- }
甚至支持使用when子句。例如：
- {Scheme:"http",Port:80} when url.Host.Length<1000=>true,
這樣的寫法可以使我們部分邏輯代碼變得更加精簡(jiǎn)，看起來更有逼格。
屬性還提供了元組模式，位置模式兩種模式，元組模式提供了切換多個(gè)值的簡(jiǎn)單機(jī)制，而位置模式則定義了使用對(duì)象的位置屬性作為匹配模式的方式。
以下是官方文檔關(guān)于位置模式的示例。
- public readonly struct Point
- {
- public int X { get; }
- public int Y { get; }
- public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
- public void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y);
- }
- static string Classify(Point point) => point switch
- {
- (0, 0) => "Origin",
- (1, 0) => "positive X basis end",
- (0, 1) => "positive Y basis end",
- _ => "Just a point",
- };
不過，官方文檔并沒有介紹元組模式的示例，而《C#8.0核心技術(shù)指南》中介紹了該模式的用法，大家可以從書中獲取相關(guān)知識(shí)。
Json處理
過去，我們傾向于使用Json.NET來處理C#中的Json序列化問題，而現(xiàn)在，我們則可以依托官方庫(kù)Sytem.Text.Json來完成。(雖然我們有時(shí)可能不愿意用，但往后官方的許多方法會(huì)更多的依賴該庫(kù)來實(shí)現(xiàn))。相比json.net，該官方庫(kù)的主要優(yōu)點(diǎn)是更簡(jiǎn)單、高效并且內(nèi)存使用效率更高。
官方庫(kù)提供了如下幾種操作形式：
1、Utf8JsonReader：這是一種優(yōu)化的前向Json讀取器，用于讀取Utf8編碼的Json文本。
2、Uft8JsonWriter：這是一種Json輸出器，可用于輸出Utf8編碼Json文本。
3、JsonDocument：該類型可以將Json數(shù)據(jù)解析為只讀的DOM，可以用類似于XMLDocument的方式操作延遲加載的JsonElement示例。同時(shí)，也可以用JsonDocument讀取對(duì)象，并使用Json寫入器對(duì)Json進(jìn)行更新。
Span和Memory
Span和Memory是.NET 5中引入的新的結(jié)構(gòu)體。是數(shù)組、字符串或任意連續(xù)的托管內(nèi)存或非托管內(nèi)存結(jié)構(gòu)的底層抽象，其主要目的是進(jìn)行特定的微優(yōu)化，尤其是編寫需要盡可能降低內(nèi)存分配(從而減輕垃圾回收器負(fù)載)的低內(nèi)存分配代碼。
Span和Memory適用于各種性能熱點(diǎn)，例如Asp.NET CORE的處理流水線以及字節(jié)流的解析等操作常見，具有更佳的性能。Span
Span
- // Create a span over an array.
- var array = new byte[100];
- var arraySpan = new Span<byte>(array);
- byte data = 0;
- for (int ctr = 0; ctr < arraySpan.Length; ctr++)
- arraySpan[ctr] = data++;
- int arraySum = 0;
- foreach (var value in array)
- arraySum += value;
- Console.WriteLine($"The sum is {arraySum}");
- // Output: The sum is 4950
由于 Span
Span
可以使用或刪除此分配和復(fù)制操作 Span
- using System;
- class Program
- {
- static void Main()
- {
- string contentLength = "Content-Length: 132";
- var length = GetContentLength(contentLength.ToCharArray());
- Console.WriteLine($"Content length: {length}");
- }
- private static int GetContentLength(ReadOnlySpan<char> span)
- {
- var slice = span.Slice(16);
- return int.Parse(slice);
- }
- }
- // Output:
- // Content length: 132
結(jié)語(yǔ)
由于時(shí)間關(guān)系，本文僅對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單整理，尚不足以對(duì)C#核心技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，而最適合深度了解C#核心技術(shù)的方式，除了通過官方學(xué)習(xí)網(wǎng)站來了解，可能就是獲得一本深度介紹C#核心技術(shù)的書籍，跟著作者的節(jié)奏來接觸相關(guān)知識(shí)體系，了解相關(guān)代碼，并手把手的練上一練。
而雖然市場(chǎng)上目前介紹C#相關(guān)技術(shù)書籍比較多，我比較推薦機(jī)械工業(yè)出版社華章IT出版的這本《C#8核心技術(shù)指南》。作者的介紹也提到，這本書將回答你在C#8.0或.NET CORE學(xué)習(xí)過程中遇到的各種問題，該書圍繞概念和用例進(jìn)行組織，不但為中高級(jí)程序員提供了簡(jiǎn)明的C#和.NET知識(shí)體系，還進(jìn)行了一系列深度探索。
雖然目前最新的C#已經(jīng)刷新到10.0預(yù)覽版，但翻譯書的出版速度可能并沒有那么快，即使是C#9.0，也最快要到明年出版，所以這本《C#8核心技術(shù)指南》算是市場(chǎng)上介紹C#8最成熟、最系統(tǒng)的的書籍。
