C# 特性与反射

news2024/11/23 15:30:32

特性

特性（Attribute）是用于在运行时传递程序中各种元素（比如类、方法、结构、枚举、组件等）的行为信息的声明性标签。您可以通过使用特性向程序添加声明性信息。一个声明性标签是通过放置在它所应用的元素前面的方括号（[ ]）来描述的。

特性（Attribute）用于添加元数据，如编译器指令和注释、描述、方法、类等其他信息。.Net 框架提供了两种类型的特性：*预定义*特性和*自定义*特性。

规定特性（Attribute）

规定特性（Attribute）的语法如下：

[attribute(positional_parameters, name_parameter = value, ...)]
element

特性（Attribute）的名称和值是在方括号内规定的，放置在它所应用的元素之前。positional_parameters 规定必需的信息，name_parameter 规定可选的信息。

预定义特性（Attribute）

.Net 框架提供了三种预定义特性：

  • AttributeUsage
  • Conditional
  • Obsolete
AttributeUsage

预定义特性 AttributeUsage 描述了如何使用一个自定义特性类。它规定了特性可应用到的项目的类型。

规定该特性的语法如下：

[AttributeUsage(
   validon,
   AllowMultiple=allowmultiple,
   Inherited=inherited
)]

其中：

  • 参数 validon 规定特性可被放置的语言元素。它是枚举器 AttributeTargets 的值的组合。默认值是 AttributeTargets.All。
  • 参数 allowmultiple（可选的）为该特性的 AllowMultiple 属性（property）提供一个布尔值。如果为 true，则该特性是多用的。默认值是 false（单用的）。
  • 参数 inherited（可选的）为该特性的 Inherited 属性（property）提供一个布尔值。如果为 true，则该特性可被派生类继承。默认值是 false（不被继承）。

例如：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class |
AttributeTargets.Constructor |
AttributeTargets.Field |
AttributeTargets.Method |
AttributeTargets.Property, 
AllowMultiple = true)]
Conditional

这个预定义特性标记了一个条件方法，其执行依赖于指定的预处理标识符。

它会引起方法调用的条件编译，取决于指定的值，比如 Debug 或 Trace。例如，当调试代码时显示变量的值。

规定该特性的语法如下：

[Conditional(
   conditionalSymbol
)]

例如：

[Conditional("DEBUG")]

下面的实例演示了该特性：
实例

#define DEBUG
using System;
using System.Diagnostics;
public class Myclass
{
    [Conditional("DEBUG")]
    public static void Message(string msg)
    {
        Console.WriteLine(msg);
    }
}
class Test
{
    static void function1()
    {
        Myclass.Message("In Function 1.");
        function2();
    }
    static void function2()
    {
        Myclass.Message("In Function 2.");
    }
    public static void Main()
    {
        Myclass.Message("In Main function.");
        function1();
        Console.ReadKey();
    }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

In Main function
In Function 1
In Function 2
Obsolete

这个预定义特性标记了不应被使用的程序实体。它可以让您通知编译器丢弃某个特定的目标元素。例如，当一个新方法被用在一个类中，但是您仍然想要保持类中的旧方法，您可以通过显示一个应该使用新方法，而不是旧方法的消息，来把它标记为 obsolete（过时的）。

规定该特性的语法如下：

[Obsolete(
   message
)]
[Obsolete(
   message,
   iserror
)]

其中：

  • 参数 message，是一个字符串，描述项目为什么过时以及该替代使用什么。
  • 参数 iserror，是一个布尔值。如果该值为 true，编译器应把该项目的使用当作一个错误。默认值是 false（编译器生成一个警告）。

下面的实例演示了该特性：
实例

using System;
public class MyClass
{
   [Obsolete("Don't use OldMethod, use NewMethod instead", true)]
   static void OldMethod()
   { 
      Console.WriteLine("It is the old method");
   }
   static void NewMethod()
   { 
      Console.WriteLine("It is the new method"); 
   }
   public static void Main()
   {
      OldMethod();
   }
}

当您尝试编译该程序时，编译器会给出一个错误消息说明：

Don't use OldMethod, use NewMethod instead

创建自定义特性（Attribute）

.Net 框架允许创建自定义特性，用于存储声明性的信息，且可在运行时被检索。该信息根据设计标准和应用程序需要，可与任何目标元素相关。

创建并使用自定义特性包含四个步骤：

  • 声明自定义特性
  • 构建自定义特性
  • 在目标程序元素上应用自定义特性
  • 通过反射访问特性

最后一个步骤包含编写一个简单的程序来读取元数据以便查找各种符号。元数据是用于描述其他数据的数据和信息。该程序应使用反射来在运行时访问特性。我们将在下一章详细讨论这点。

声明自定义特性

一个新的自定义特性应派生自 System.Attribute 类。例如：

// 一个自定义特性 BugFix 被赋给类及其成员
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class |
AttributeTargets.Constructor |
AttributeTargets.Field |
AttributeTargets.Method |
AttributeTargets.Property,
AllowMultiple = true)]

public class DeBugInfo : System.Attribute

在上面的代码中，我们已经声明了一个名为 DeBugInfo 的自定义特性。

构建自定义特性

让我们构建一个名为 DeBugInfo 的自定义特性，该特性将存储调试程序获得的信息。它存储下面的信息：

  • bug 的代码编号
  • 辨认该 bug 的开发人员名字
  • 最后一次审查该代码的日期
  • 一个存储了开发人员标记的字符串消息

我们的 DeBugInfo 类将带有三个用于存储前三个信息的私有属性（property）和一个用于存储消息的公有属性（property）。所以 bug 编号、开发人员名字和审查日期将是 DeBugInfo 类的必需的定位（ positional）参数，消息将是一个可选的命名（named）参数。

每个特性必须至少有一个构造函数。必需的定位（ positional）参数应通过构造函数传递。下面的代码演示了 DeBugInfo 类：
实例

// 一个自定义特性 BugFix 被赋给类及其成员
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class |
AttributeTargets.Constructor |
AttributeTargets.Field |
AttributeTargets.Method |
AttributeTargets.Property,
AllowMultiple = true)]

public class DeBugInfo : System.Attribute
{
  private int bugNo;
  private string developer;
  private string lastReview;
  public string message;

  public DeBugInfo(int bg, string dev, string d)
  {
      this.bugNo = bg;
      this.developer = dev;
      this.lastReview = d;
  }

  public int BugNo
  {
      get
      {
          return bugNo;
      }
  }
  public string Developer
  {
      get
      {
          return developer;
      }
  }
  public string LastReview
  {
      get
      {
          return lastReview;
      }
  }
  public string Message
  {
      get
      {
          return message;
      }
      set
      {
          message = value;
      }
  }
}
应用自定义特性

通过把特性放置在紧接着它的目标之前，来应用该特性：
实例

[DeBugInfo(45, "Zara Ali", "12/8/2012", Message = "Return type mismatch")]
[DeBugInfo(49, "Nuha Ali", "10/10/2012", Message = "Unused variable")]
class Rectangle
{
  // 成员变量
  protected double length;
  protected double width;
  public Rectangle(double l, double w)
  {
      length = l;
      width = w;
  }
  [DeBugInfo(55, "Zara Ali", "19/10/2012",
  Message = "Return type mismatch")]
  public double GetArea()
  {
      return length * width;
  }
  [DeBugInfo(56, "Zara Ali", "19/10/2012")]
  public void Display()
  {
      Console.WriteLine("Length: {0}", length);
      Console.WriteLine("Width: {0}", width);
      Console.WriteLine("Area: {0}", GetArea());
  }
}

反射

C# 反射（Reflection）

反射指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。

程序集包含模块，而模块包含类型，类型又包含成员。反射则提供了封装程序集、模块和类型的对象。

您可以使用反射动态地创建类型的实例，将类型绑定到现有对象，或从现有对象中获取类型。然后，可以调用类型的方法或访问其字段和属性。

优缺点

优点：

  • 1、反射提高了程序的灵活性和扩展性。
  • 2、降低耦合性，提高自适应能力。
  • 3、它允许程序创建和控制任何类的对象，无需提前硬编码目标类。

缺点：

  • 1、性能问题：使用反射基本上是一种解释操作，用于字段和方法接入时要远慢于直接代码。因此反射机制主要应用在对灵活性和拓展性要求很高的系统框架上，普通程序不建议使用。
  • 2、使用反射会模糊程序内部逻辑；程序员希望在源代码中看到程序的逻辑，反射却绕过了源代码的技术，因而会带来维护的问题，反射代码比相应的直接代码更复杂。

反射（Reflection）的用途

反射（Reflection）有下列用途：

  • 它允许在运行时查看特性（attribute）信息。
  • 它允许审查集合中的各种类型，以及实例化这些类型。
  • 它允许延迟绑定的方法和属性（property）。
  • 它允许在运行时创建新类型，然后使用这些类型执行一些任务。

查看元数据

我们已经在上面的章节中提到过，使用反射（Reflection）可以查看特性（attribute）信息。

System.Reflection 类的 MemberInfo 对象需要被初始化，用于发现与类相关的特性（attribute）。为了做到这点，您可以定义目标类的一个对象，如下：

System.Reflection.MemberInfo info = typeof(MyClass);

C#

下面的程序演示了这点：

实例

using System;

[AttributeUsage(AttributeTargets.All)]
public class HelpAttribute : System.Attribute
{
   public readonly string Url;

   public string Topic  // Topic 是一个命名（named）参数
   {
      get
      {
         return topic;
      }
      set
      {

         topic = value;
      }
   }

   public HelpAttribute(string url)  // url 是一个定位（positional）参数
   {
      this.Url = url;
   }

   private string topic;
}
[HelpAttribute("Information on the class MyClass")]
class MyClass
{
}

namespace AttributeAppl
{
   class Program
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         System.Reflection.MemberInfo info = typeof(MyClass);
         object[] attributes = info.GetCustomAttributes(true);
         for (int i = 0; i < attributes.Length; i++)
         {
            System.Console.WriteLine(attributes[i]);
         }
         Console.ReadKey();

      }
   }
}

C#

当上面的代码被编译和执行时，它会显示附加到类 MyClass 上的自定义特性：

HelpAttribute

C#

实例

在本实例中，我们将使用在上一章中创建的 DeBugInfo 特性，并使用反射（Reflection）来读取 Rectangle 类中的元数据。

实例

using System;
using System.Reflection;
namespace BugFixApplication
{
   // 一个自定义特性 BugFix 被赋给类及其成员
   [AttributeUsage(AttributeTargets.Class |
   AttributeTargets.Constructor |
   AttributeTargets.Field |
   AttributeTargets.Method |
   AttributeTargets.Property,
   AllowMultiple = true)]

   public class DeBugInfo : System.Attribute
   {
      private int bugNo;
      private string developer;
      private string lastReview;
      public string message;

      public DeBugInfo(int bg, string dev, string d)
      {
         this.bugNo = bg;
         this.developer = dev;
         this.lastReview = d;
      }

      public int BugNo
      {
         get
         {
            return bugNo;
         }
      }
      public string Developer
      {
         get
         {
            return developer;
         }
      }
      public string LastReview
      {
         get
         {
            return lastReview;
         }
      }
      public string Message
      {
         get
         {
            return message;
         }
         set
         {
            message = value;
         }
      }
   }
   [DeBugInfo(45, "Zara Ali", "12/8/2012",
        Message = "Return type mismatch")]
   [DeBugInfo(49, "Nuha Ali", "10/10/2012",
        Message = "Unused variable")]
   class Rectangle
   {
      // 成员变量
      protected double length;
      protected double width;
      public Rectangle(double l, double w)
      {
         length = l;
         width = w;
      }
      [DeBugInfo(55, "Zara Ali", "19/10/2012",
           Message = "Return type mismatch")]
      public double GetArea()
      {
         return length * width;
      }
      [DeBugInfo(56, "Zara Ali", "19/10/2012")]
      public void Display()
      {
         Console.WriteLine("Length: {0}", length);
         Console.WriteLine("Width: {0}", width);
         Console.WriteLine("Area: {0}", GetArea());
      }
   }//end class Rectangle  
   
   class ExecuteRectangle
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         Rectangle r = new Rectangle(4.5, 7.5);
         r.Display();
         Type type = typeof(Rectangle);
         // 遍历 Rectangle 类的特性
         foreach (Object attributes in type.GetCustomAttributes(false))
         {
            DeBugInfo dbi = (DeBugInfo)attributes;
            if (null != dbi)
            {
               Console.WriteLine("Bug no: {0}", dbi.BugNo);
               Console.WriteLine("Developer: {0}", dbi.Developer);
               Console.WriteLine("Last Reviewed: {0}",
                                        dbi.LastReview);
               Console.WriteLine("Remarks: {0}", dbi.Message);
            }
         }
         
         // 遍历方法特性
         foreach (MethodInfo m in type.GetMethods())
         {
            foreach (Attribute a in m.GetCustomAttributes(true))
            {
               DeBugInfo dbi = (DeBugInfo)a;
               if (null != dbi)
               {
                  Console.WriteLine("Bug no: {0}, for Method: {1}",
                                                dbi.BugNo, m.Name);
                  Console.WriteLine("Developer: {0}", dbi.Developer);
                  Console.WriteLine("Last Reviewed: {0}",
                                                dbi.LastReview);
                  Console.WriteLine("Remarks: {0}", dbi.Message);
               }
            }
         }
         Console.ReadLine();
      }
   }
}

C#

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Length: 4.5
Width: 7.5
Area: 33.75
Bug No: 49
Developer: Nuha Ali
Last Reviewed: 10/10/2012
Remarks: Unused variable
Bug No: 45
Developer: Zara Ali
Last Reviewed: 12/8/2012
Remarks: Return type mismatch
Bug No: 55, for Method: GetArea
Developer: Zara Ali
Last Reviewed: 19/10/2012
Remarks: Return type mismatch
Bug No: 56, for Method: Display
Developer: Zara Ali
Last Reviewed: 19/10/2012
Remarks:

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