RAML用户应遵循的C#与Web API代码生成模式

在过去几年间，REST规范的各种语言正在逐渐流行起来，例如RAML、Swagger以及API Blueprint。但这些语言的主要范畴在于客户端工具，主要用于生成JavaScript或TypeScript文件、模拟对象（mock），以及对应的客户端单元测试。

与此同时，传统的.NET后端开发者往往拥有C#与SQL方面的经验，而对于如何暴露REST服务的各种细节缺乏兴趣。他们更乐于通过在controller的方法中添加一些路由特性（attribute）的方式完成任务，而在数据存储与服务端之间的通信方面发挥他们的核心竞争力。

这种方式通常会造成出现不计其数的信息传达错误，虽然这种错误并不太严重。一旦UI开发者与服务端开发者对于如何暴露某个REST终结点产生了分歧，就必须有人去更新他的代码。通常来说，这种更新只是一个较小的变更，但如果不断重复这一过程，则会造成开发者生产力的极大下降。

为了克服这一问题，UI开发者可以寻求规规范语言的帮助，例如RAML，以生成他们所需的Web API代码。而服务的开发者可专注于如何连接这些代码，而不是为路由特性和HTTP谓词生成各种模拟对象。

本文并不打算讨论如何使用RAML，而是强调RAML，或你所选择的规范语言需要为你生成怎样的代码。

C#代码生成的概念

C# 2.0在设计时就考虑到了代码生成的问题。如今代码生成器的使用已经变得非常普遍，甚至包括Visual Studio本身。代码生成器可创建部分类（partial class）。一个部分类中包括组成整个类所需的部分代码，但未必是全部的代码。这就允许你将类的定义分散在多个文件中，其中部分代码是自动生成的，而另一部分则是手写的。这种分离性能够防止代码生成器删除开发者手写的代码。

不幸的是，这种方式还不完善。部分类允许你添加新的方法，但不能够修改现有方法的行为。因为这一点，我们不得不等待2008年所发布的C# 3，其中引入了部分方法的概念。

从表面上看，部分方法与抽象方法非常相似，但这种比喻是错误的。抽象方法必须在某处实现，否则会使代码无法编译。而部分方法更类似于C++中的空的宏，如果未实现某个部分方法，则编译器会直接取消对该方法的调用，就像这行调用代码从不存在一样。

部分方法的使用有一些严格的需求。由于编译器可能会取消该方法，因此不可返回任何类型，也不可以使用任何“out”参数。不过，你可以在部分方法中使用“ref”参数以返回某个值。由于在使用ref参数时必须在调用该部分方法之前为其赋值，那么即使该部分方法被删除，编译器仍然能够满足明确赋值的规则。

由于以上限制的存在，我们的实现将很大程度上依赖于ref参数。

Controller的模式

所有的REST终结点都必须包含在某个controller类中，以下代码是一个简单的示例：

[GeneratedCode("My Tool", "1.0.0.0")]
[RoutePrefix("api/customer")]
public partial class CustomerController : ApiController
{
    //methods go here
}

以这种方式创建的Web API controller通常包含两种特性，通过中括号表示。GeneratedCode表示这个类是由某个工具生成的，因此开发者不应直接修改它。RoutePrefix这个可选的特性将用于基于特性的路由，我们稍后将展开讨论。

同步方法的模式

以下代码展示了一种可用于你的Web API代码生成的基本模式。

[Route("search")]
[HttpGet]
public List<Customer> QueryCustomers(int zipCode, string lastName = "")
{
    Tuple<List<Customer>> result = null;
    QueryCustomers(zipCode, lastName, ref result);
    if (result == null)
        throw new NotImplementedException("RAML defined method wasn’t implemented");
    else
        return result.Item1;
}
partial void QueryCustomers(int zipCode, string lastName, ref Tuple<List<Customer>> result);

请注意一点，该部分方法将返回结果封装为一个元组（Tuple）对象，这样就使你能够区分“该方法未实现”以及“该方法返回null”中null的不同意义。

我们之后将始终遵循这一模式以确保代码可编译。虽然对某个由RAML定义的REST方法进行变更可能会破坏构建，但如果仅仅是添加一个新方法，则不应当产生破坏性的后果。

每个REST方法应当至少包含两个特性。route特性用于确定URL的形式，如果该类具有一个RoutePrefix特性，则方法中的route特性将附加在RoutePrefix特性之后。你可以通过Mike Wasson所撰写的文章“Attribute Routing in ASP.NET Web API 2”学习这一主题的更多内容。

另一个特性则表现了该方法对应的谓词。从技术上说，谓词是可以从方法的名称中推断出来的，但一个明确的特性可使代码的阅读者更方便地快速理解其内容。而且由于这部分代码是自动生成的，因此不会造成额外的冗长感。

你可能还需要代码生成器为方法添加Authorize特性，表示该方法只能够由已登录的用户进行访问。

而无返回类型的REST方法看起来稍有一些不同之处：

[Route("update")]
[HttpPost]
public void UpdateCustomer(Customer customer)
{
    bool wasExecuted = false;
    UpdateCustomer(customer, ref wasExecuted);
    if (!wasExecuted)
        throw new NotImplementedException("RAML defined method wasn’t implemented");
}
partial void UpdateCustomer(Customer customer, ref bool wasExecuted);

在这一模式中，方法的实现者需要将wasExecuted改为true。

异步方法的模式

现如今，只要任何一个方法提供了异步的调用方式，那么同步的调用方式往往是受人鄙视的。虽然在延迟性方面表现得稍慢一些，但异步代码对于负载很大的服务器来说能够提供更好的吞吐性，从而提升整体的用户体验。

[Route("search")]
[HttpGet]
public async Task<List<Customer>> QueryCustomersAsync(int
 zipCode, string lastName = "")
{
    Task<List<Customer>> resultTask = null;
    QueryCustomersAsync(zipCode, lastName, ref resultTask);
    if (resultTask == null)
        throw new NotImplementedException("RAML defined method wasn’t implemented");
    else
        return await resultTask;
}
partial void QueryCustomersAsync(int zipCode, string lastName, ref 
Task<List<Customer>> resultTask);

你需要注意的第一个不同之处在于返回类型被封装在一个Task中，这允许框架以异步方式等待该方法的完成。

为了获取Task对象其中的实际内容，你需要使用“await”关键字。即使该方法未返回任何值，该关键字也允许你等待该Task的完成。在异步上下文中绝对不要直接读取Task.Result中的内容，因为这可能会造成死锁。

而对于不返回值的REST方法，其模式也稍有不同。

[Route("update")]
[HttpPost]
public async Task UpdateCustomerAsync(Customer customer)
{
    Task resultTask = null;
    UpdateCustomerAsync(customer, ref resultTask);
    if (resultTask == null)
        throw new NotImplementedException("RAML defined method wasn’t implemented");
    else
        await resultTask;
}
partial void UpdateCustomerAsync(Customer customer, ref Task resultTask);

支持客户端断开连接的情况

如果用户撤消了某个请求，或是断开了连接，那么取消一个运行时间较长的操作是很有益处的。为了在异步代码中实现这一点，你需要通过ClientDisconnectedToken侦听撤消操作。以下代码展示了一个使用该对象的示例：

[Route("search")]
[HttpGet]
public async Task<List<Customer>> QueryCustomersCancellableAsync(int zipCode, string lastName = "", 
CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
{
    Task<List<Customer>> resultTask = null;
    QueryCustomersCancellableAsync(zipCode, lastName, cancellationToken, ref resultTask);
    if (resultTask == null)
        throw new NotImplementedException("RAML defined method wasn’t implemented");
    else
        return await resultTask;
}
partial void QueryCustomersCancellableAsync(int zipCode, string 
lastName, CancellationToken cancellationToken, ref 
Task<List<Customer>> resultTask);

注意，cancellationtoken在REST方法中被标记为可选的，即使框架会确保为其提供一个值，因此该参数可出现在任意可选参数之后的位置上。

Controller基类

Web API controller的标准基类是ApiController，但服务的开发者可能会选择覆盖这个基类，为了能够进行覆盖，所生成的代码必须忽略这个基类。这就需要服务的开发者必须指定一个基类，否则该API就将变得不可见。

作为一个临时方案，代码生成器可以指定一个由服务开发者所命名的自定义基类，该基类需要继承自ApiController，并包含任何共享的功能。

Model

当需要使用一些复杂对象时，代码生成器将试图生成这些类。虽然你可以使用一些纯粹的对象，但更好的方式是为其添加DataContract和DataMember这些特性的标注。这将允许服务开发者为其添加一些不需要暴露给客户端的额外属性（property），只要不将某个属性标注为DataMember即可。

[DataContract]
public partial class Customer
{
    [DataMember]
    public int CustomerKey { get; set; }
    [DataMember]
    public string CustomerName { get; set; }
}

Model的校验

为了对model进行校验，可以对需要检查的属性添加适当的特性。常见的校验特性包括Required、MaxLength、MinLength、Phone以及EmailAddress。在DataAnnotations命名空间中包含了内置的校验特性的列表。

一旦定义了model校验逻辑之后，你还需要强制实施他们，可以在REST方法的开头添加这两行代码以实现该操作。

if (!ModelState.IsValid)

    throw new HttpResponseException(HttpStatusCode.BadRequest);

进阶应用

一旦你实现了基本的代码生成器之后，可以进一步探索可移除样板代码的场合。举例来说，你可以在生成的代码中加入对username的解析操作，将结果传递至部分方法中。比方说：

[Route("search")]
[HttpGet]
public List<Customer> QueryCustomers(int zipCode, string lastName = "")
{
    var user = [application specific logic]
    Tuple<List<Customer>> result = null;
    QueryCustomers(zipCode, lastName, ref result, user);
    if (result == null)
        throw new NotImplementedException();
    else
        return result.Item1;
}
partial void QueryCustomers(int zipCode, string lastName, ref 
Tuple<List<Customer>> result, User user);

另一种移除样板代码的方式是使用一个数据上下文或其他资源，并传递给部分方法。你也可以选择通过日志记录的条目捕获请求与响应的信息。基本上，只要是公式化的或是重复性的操作，都可以按照这种方式进行简化。

付诸实践

RAML与C#的代码生成功能结合使用可极大地减少前端与后端开发团队之间的摩托。实现这种方式的秘密取决于一个可靠的设计步骤，即JavaScript与C#的开发工作在开始具体编码之前需要对RAML达成一致。实现了这一点之后，当开发流程中出现各种不可避免的变更时，双方应当能够心平气和地接受对共享的RAML进行更改。

如果你希望发布与RAML、代码生成、或是其他.NET方面的文章，欢迎你通过[email protected]联系Jonathan Allen。如果你正在寻找某种将RAML转换至C#的代码生成器，可以参考一下Mulesoft Lab发布的RAML Tools for .NET。

关于作者

Jonathan Allen的第一份工作是在上世纪90年代后期为某个诊所开发的MIS项目，该项目从早期的Access与Excel逐渐发展为一个企业级解决方案。之后，他又为财政部门编写自动交易系统达五年之久，在那之后，他决定转而进行高端用户界面的开发工作。在空余时间，他的兴趣是学习15世纪至17世纪的西方武术史并撰写相关文章。

查看英文原文：C#/Web API Code Generation Patterns for the RAML User