发布日期:2007.4.19 作者:Anytao
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本文将介绍以下内容:
• 定制特性的基本概念和用法
• 属性与特性的区别比较
• 反射的简单介绍
1. 引言
attribute是.NET框架引入的有一技术亮点,因此我们有必要花点时间来了解本文的内容,走进一个发现attribute登堂入室的入口。因为.NET Framework中使用了大量的定制特性来完成代码约定,[Serializable]、[Flags]、[DllImport]、[AttributeUsage]这些的构造,相信我们都见过吧,那么你是否了解其背后的技术。
提起特性,由于高级语言发展的历史原因,不免让人想起另一个耳熟能详的名字:属性。特性和属性,往往给初学者或者从C++转移到C#的人混淆的概念冲击。那么,什么是属性,什么是特性,二者的概念和区别,用法与示例,将在本文做以概括性的总结和比较,希望给你的理解带来收获。另外本文的主题以特性的介绍为主,属性的论述重点突出在二者的比较上,关于属性的更多论述将在另一篇主题中详细讨论,敬请关注。
2. 概念引入
2.1. 什么是特性?
MADN的定义为:公共语言运行时允许添加类似关键字的描述声明,叫做attributes, 它对程序中的元素进行标注,如类型、字段、方法和属性等。Attributes和Microsoft .NET Framework文件的元数据保存在一起,可以用来向运行时描述你的代码,或者在程序运行的时候影响应用程序的行为。
我们简单的总结为:定制特性attribute,本质上是一个类,其为目标元素提供关联附加信息,并在运行期以反射的方式来获取附加信息。具体的特性实现方法,在接下来的讨论中继续深入。
2.2. 什么是属性?
属性是面向对象编程的基本概念,提供了对私有字段的访问封装,在C#中以get和set访问器方法实现对可读可写属性的操作,提供了安全和灵活的数据访问封装。关于属性的概念,不是本文的重点,而且相信大部分的技术人员应该对属性有清晰的概念。以下是简单的属性示例:
{
// 定义字段
private string _name;
private int _age;
// 定义属性,实现对_name字段的封装
public string Name
{
get { return (_name == null ) ? string .Empty : _name; }
set { _name = value; }
}
// 定义属性,实现对_age字段的封装
// 加入对字段的范围控制
public int Age
{
get { return _age; }
set
{
if ((value > 0 ) && (value < 150 ))
{
_age = value;
}
else
{
throw new Exception( " Not a real age " );
}
}
}
}
public class MyTest
{
public static void Main( string [] args)
{
MyProperty myProperty = new MyProperty();
// 触发set访问器
myProperty.Name = " Anytao " ;
// 触发get访问器
Console.WriteLine(myProperty.Name);
myProperty.Age = 66 ;
Console.WriteLine(myProperty.Age.ToString());
Console.ReadLine();
}
}
2.3. 区别与比较
通过对概念的澄清和历史的回溯,我们知道特性和属性只是在名称上有过纠葛,在MSDN上关于attribute的中文解释甚至还是属性,但是我同意更通常的称呼:特性。在功能上和应用上,二者其实没有太多模糊的概念交叉,因此也没有必要来比较其应用的异同点。本文则以特性的概念为重点,来讨论其应用的场合和规则。
我理解的定制特性,就是为目标元素,可以是数据集、模块、类、属性、方法、甚至函数参数等加入附加信息,类似于注释,但是可以在运行期以反射的方式获得。定制特性主要应用在序列化、编译器指令、设计模式等方面。
3. 通用规则
- 定制特性可以应用的目标元素可以为:程序集(assembly)、模块(module)、类型(type)、属性(property)、事件(event)、字段(field)、方法(method)、参数(param)、返回值(return),应该全了。
- 定制特性以[,]形式展现,放在紧挨着的元素上,多个特性可以应用于同一元素,特性间以逗号隔开,以下表达规则有效:[AttributeUsage][ Flags]、[AttributeUsage, Flags]、[Flags, AttibuteUsageAttribute]、[AttributeUsage(), FlagesAttribute()]
- attibute实例,是在编译期进行初始化,而不是运行期。
- C#允许以指定的前缀来表示特性所应用的目标元素,建议这样来处理,因为显式处理可以消除可能带来的二义性。例如:
using System;
namespace Anytao.net
{
[assembly: MyAttribute( 1 )] // 应用于程序集
[moduel: MyAttribute( 2 )] // 应用于模块
pubic class Attribute_how2do
{
//
}
} - 定制特性类型,必须直接或者间接的继承自System.Attribute类,而且该类型必须有公有构造函数来创建其实例。
- 所有自定义的特性名称都应该有个Attribute后缀,这是习惯性约定。
- 定制特性也可以应用在其他定制特性上,这点也很好理解,因为定制特性本身也是一个类,遵守类的公有规则。例如很多时候我们的自定义定制特性会应用AttributeUsageAttribute特性,来控制如何应用新定义的特性。
[AttributeUsageAttribute(AttributeTarget.All),
AllowMultiple = true ,
Inherited = true ]
class MyNewAttribute: System.Attribute
{
//
} - 定制特性不会影响应用元素的任何功能,只是约定了该元素具有的特质。
- 所有非抽象特性必须具有public访问限制。
- 特性常用于编译器指令,突破#define, #undefine, #if, #endif的限制,而且更加灵活。
- 定制特性常用于在运行期获得代码注释信息,以附加信息来优化调试。
- 定制特性可以应用在某些设计模式中,如工厂模式。
- 定制特性还常用于位标记,非托管函数标记、方法废弃标记等其他方面。
4. 特性的应用
4.1. 常用特性
常用特性,也就是.NET已经提供的固有特性,事实上在.NET框架中已经提供了丰富的固有特性由我们发挥,以下精选出我认为最常用、最典型的固有特性做以简单讨论,当然这只是我的一家之言,亦不足道。我想了解特性,还是从这里做为起点,从.NET提供的经典开始,或许是一种求知的捷径,希望能给大家以启示。
- AttributeUsage
AttributeUsage特性用于控制如何应用自定义特性到目标元素。关于AttributeTargets、AllowMultiple、Inherited、ValidOn,请参阅示例说明和其他文档。我们已经做了相当的介绍和示例说明,我们还是在实践中自己体会更多吧。
-
Flags
以Flags特性来将枚举数值看作位标记,而非单独的数值,例如:
enum Animal
{
Dog = 0x0001 ,
Cat = 0x0002 ,
Duck = 0x0004 ,
Chicken = 0x0008
}因此,以下实现就相当轻松,
Animal animals = Animal.Dog | Animal.Cat;
Console.WriteLine(animals.ToString());请猜测结果是什么,答案是:"Dog, Cat"。如果没有Flags特别,这里的结果将是"3"。关于位标记,也将在本系列的后续章回中有所交代,在此只做以探讨止步。
- DllImport
DllImport特性,可以让我们调用非托管代码,所以我们可以使用DllImport特性引入对Win32 API函数的调用,对于习惯了非托管代码的程序员来说,这一特性无疑是救命的稻草。
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace Anytao.net
{
class MainClass
{
[DllImport( " User32.dll " )]
public static extern int MessageBox( int hParent, string msg, string caption, int type);
static int Main()
{
return MessageBox( 0 , " How to use attribute in .NET " , " Anytao_net " , 0 );
}
}
} - Serializable
Serializable特性表明了应用的元素可以被序列化(serializated),序列化和反序列化是另一个可以深入讨论的话题,在此我们只是提出概念,深入的研究有待以专门的主题来呈现,限于篇幅,此不赘述。
- Conditional
Conditional特性,用于条件编译,在调试时使用。注意:Conditional不可应用于数据成员和属性。
还有其他的重要特性,包括:Description、DefaultValue、Category、ReadOnly、BrowerAble等,有时间可以深入研究。
4.2. 自定义特性
既然attribute,本质上就是一个类,那么我们就可以自定义更特定的attribute来满足个性化要求,只要遵守上述的12条规则,实现一个自定义特性其实是很容易的,典型的实现方法为:
- 定义特性 [AttributeUsage(AttributeTargets.Class |
AttributeTargets.Method,
Inherited = true )]
public class TestAttribute : System.Attribute
{
public TestAttribute( string message)
{
Console.WriteLine(message);
}
public void RunTest()
{
Console.WriteLine( " TestAttribute here. " );
}
} - 应用目标元素
[Test( " Error Here. " )]
public void CannotRun()
{
//
} - 获取元素附加信息
如果没有什么机制来在运行期来获取Attribute的附加信息,那么attribute就没有什么存在的意义。因此,.NET中以反射机制来实现在运行期获取attribute信息,实现方法如下:
public static void Main()
{
Tester t = new Tester();
t.CannotRun();
Type tp = typeof (Tester);
MethodInfo mInfo = tp.GetMethod( " CannotRun " );
TestAttribute myAtt = (TestAttribute)Attribute.GetCustomAttribute(mInfo, typeof (TestAttribute));
myAtt.RunTest();
}
5. 经典示例
5.1 小菜一碟
啥也不说了,看注释吧。
using System.Reflection; // 应用反射技术获得特性信息
namespace Anytao.net
{
// 定制特性也可以应用在其他定制特性上,
// 应用AttributeUsage,来控制如何应用新定义的特性
[AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.All, // 可应用任何元素
AllowMultiple = true , // 允许应用多次
Inherited = false )] // 不继承到派生类
// 特性也是一个类,
// 必须继承自System.Attribute类,
// 命名规范为:"类名"+Attribute。
public class MyselfAttribute : System.Attribute
{
// 定义字段
private string _name;
private int _age;
private string _memo;
// 必须定义其构造函数,如果不定义有编译器提供无参默认构造函数
public MyselfAttribute()
{
}
public MyselfAttribute( string name, int age)
{
_name = name;
_age = age;
}
// 定义属性
// 显然特性和属性不是一回事儿
public string Name
{
get { return _name == null ? string .Empty : _name; }
}
public int Age
{
get { return _age; }
}
public string Memo
{
get { return _memo; }
set { _memo = value; }
}
// 定义方法
public void ShowName()
{
Console.WriteLine( " Hello, {0} " , _name == null ? " world. " : _name);
}
}
// 应用自定义特性
// 可以以Myself或者MyselfAttribute作为特性名
// 可以给属性Memo赋值
[Myself( " Emma " , 25 , Memo = " Emma is my good girl. " )]
public class Mytest
{
public void SayHello()
{
Console.WriteLine( " Hello, my.net world. " );
}
}
public class Myrun
{
public static void Main( string [] args)
{
// 如何以反射确定特性信息
Type tp = typeof (Mytest);
MemberInfo info = tp;
MyselfAttribute myAttribute =
(MyselfAttribute)Attribute.GetCustomAttribute(info, typeof (MyselfAttribute));
if (myAttribute != null )
{
// 嘿嘿,在运行时查看注释内容,是不是很爽
Console.WriteLine( " Name: {0} " , myAttribute.Name);
Console.WriteLine( " Age: {0} " , myAttribute.Age);
Console.WriteLine( " Memo of {0} is {1} " , myAttribute.Name, myAttribute.Memo);
myAttribute.ShowName();
}
// 多点反射
object obj = Activator.CreateInstance( typeof (Mytest));
MethodInfo mi = tp.GetMethod( " SayHello " );
mi.Invoke(obj, null );
Console.ReadLine();
}
}
}
啥也别想了,自己做一下试试。
5.2 他山之石
- MSDN认为,特性 (Attribute) 描述如何将数据序列化,指定用于强制安全性的特性,并限制实时 (JIT) 编译器的优化,从而使代码易于调试。属性 (Attribute) 还可以记录文件名或代码作者,或在窗体开发阶段控制控件和成员的可见性。
- dudu Boss收藏的系列文章《Attribute在.net编程中的应用》,给你应用方面的启示会很多,值得研究。
- 亚历山大同志 的系列文章《手把手教你写ORM(六)》中,也有很好的诠释。
- idior的文章《Remoting基本原理及其扩展机制》也有收获,因此补充。
6. 结论
Attribute是.NET引入的一大特色技术,但在博客园中讨论的不是很多,所以拿出自己的体会来分享,希望就这一技术要点进行一番登堂入室的引导。更深层次的应用,例如序列化、程序安全性、设计模式多方面都可以挖掘出闪耀的金子,这就是.NET在技术领域带来的百变魅力吧。希望大家畅所欲言,来完善和补充作者在这方面的不全面和认知上的不深入,那将是作者最大的鼓励和动力。
参考文献
(USA)Stanley B.Lippman, C# Primer
温故知新
[开篇有益]
[第一回:恩怨情仇:is和as]
[第二回:对抽象编程:接口和抽象类]
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