你会如何在C#中实现“特质”设计模式?

时间:2012-05-23 23:22:43

标签: c# design-patterns traits code-reuse c#-8.0

我知道C#中不存在该功能,但PHP最近添加了一个名为Traits的功能,在我开始考虑之前,我认为这个功能有点傻。

假设我有一个名为Client的基类。 Client有一个名为Name的属性。

现在我正在开发一个可供许多不同客户使用的可重用应用程序。所有客户都同意客户应该有一个名称,因此它属于基类。

现在客户A出现并说他还需要跟踪客户的重量。客户B不需要重量,但他想跟踪高度。客户C想要跟踪重量和高度。

对于特征,我们可以使权重和高度特征都具有特征:

class ClientA extends Client use TClientWeight
class ClientB extends Client use TClientHeight
class ClientC extends Client use TClientWeight, TClientHeight

现在,我可以满足所有客户的需求,而不会给课程增加任何额外的负担。如果我的客户稍后回来并说“哦,我真的很喜欢这个功能,我也可以拥有它吗?”,我只是更新了类定义以包含额外的特性。

你将如何在C#中实现这一目标?

接口在这里不起作用,因为我想要对属性和任何相关方法的具体定义,我不想为每个版本的类重新实现它们。

(“客户”,我指的是雇用我作为开发人员的文字人员,而“客户”我指的是编程课程;我的每个客户都有他们想要记录信息的客户<) / p>

8 个答案:

答案 0 :(得分:50)

您可以使用标记接口和扩展方法来获取语法。

先决条件:接口需要定义稍后由扩展方法使用的合同。基本上,界面定义了能够“实现”特征的合同;理想情况下,添加接口的类应该已经存在接口的所有成员,以便 no 需要额外的实现。

public class Client {
  public double Weight { get; }

  public double Height { get; }
}

public interface TClientWeight {
  double Weight { get; }
}

public interface TClientHeight {
  double Height { get; }
}

public class ClientA: Client, TClientWeight { }

public class ClientB: Client, TClientHeight { }

public class ClientC: Client, TClientWeight, TClientHeight { }

public static class TClientWeightMethods {
  public static bool IsHeavierThan(this TClientWeight client, double weight) {
    return client.Weight > weight;
  }
  // add more methods as you see fit
}

public static class TClientHeightMethods {
  public static bool IsTallerThan(this TClientHeight client, double height) {
    return client.Height > height;
  }
  // add more methods as you see fit
}

像这样使用:

var ca = new ClientA();
ca.IsHeavierThan(10); // OK
ca.IsTallerThan(10); // compiler error

编辑:提出了如何存储其他数据的问题。这也可以通过做一些额外的编码来解决:

public interface IDynamicObject {
  bool TryGetAttribute(string key, out object value);
  void SetAttribute(string key, object value);
  // void RemoveAttribute(string key)
}

public class DynamicObject: IDynamicObject {
  private readonly Dictionary<string, object> data = new Dictionary<string, object>(StringComparer.Ordinal);

  bool IDynamicObject.TryGetAttribute(string key, out object value) {
    return data.TryGet(key, out value);
  }

  void IDynamicObject.SetAttribute(string key, object value) {
    data[key] = value;
  }
}

然后,如果“特征界面”继承自IDynamicObject,那么特征方法可以添加和检索数据:

public class Client: DynamicObject { /* implementation see above */ }

public interface TClientWeight, IDynamicObject {
  double Weight { get; }
}

public class ClientA: Client, TClientWeight { }

public static class TClientWeightMethods {
  public static bool HasWeightChanged(this TClientWeight client) {
    object oldWeight;
    bool result = client.TryGetAttribute("oldWeight", out oldWeight) && client.Weight.Equals(oldWeight);
    client.SetAttribute("oldWeight", client.Weight);
    return result;
  }
  // add more methods as you see fit
}

注意:通过实现IDynamicMetaObjectProvider,对象甚至可以通过DLR公开动态数据,从而在与dynamic关键字一起使用时,可以透明地访问其他属性。

答案 1 :(得分:8)

C#语言(至少是版本5)不支持Traits。

但是,Scala在JVM(和CLR)上运行Traits和Scala。因此,这不是运行时的问题,而只是语言的问题。

考虑Traits,至少在Scala意义上,可以被认为是“在代理方法中编译的神奇”(它们影响MRO,这与Ruby中的Mixins不同) )。在C#中,获得此行为的方法是使用接口和“大量手动代理方法”(例如组合)。

这个繁琐的过程可以用一个假设的处理器完成(也许是通过模板为部分类自动生成代码?),但这不是C#。

快乐的编码。

答案 2 :(得分:5)

我想指出NRoles,在C#中使用角色进行的实验,其中角色 traits 类似

NRoles使用后编译器重写IL并将方法注入类中。这允许您编写类似的代码:

public class RSwitchable : Role
{
    private bool on = false;
    public void TurnOn() { on = true; }
    public void TurnOff() { on = false; }
    public bool IsOn { get { return on; } }
    public bool IsOff { get { return !on; } }
}

public class RTunable : Role
{
    public int Channel { get; private set; }
    public void Seek(int step) { Channel += step; }
}

public class Radio : Does<RSwitchable>, Does<RTunable> { }

其中,课程Radio实施RSwitchableRTunable。在幕后,Does<R>是一个没有成员的接口,所以基本上Radio编译为一个空类。编译后的IL重写将RSwitchableRTunable的方法注入Radio,然后可以将其用作真正来自两个角色的方法(来自另一个集会):

var radio = new Radio();
radio.TurnOn();
radio.Seek(42);

要在重写之前直接使用radio(即,在声明Radio类型的同一程序集中),您必须求助于扩展方法As<R>():

radio.As<RSwitchable>().TurnOn();
radio.As<RTunable>().Seek(42);

因为编译器不允许直接在TurnOn类上调用SeekRadio

答案 3 :(得分:5)

有一个学术项目,由瑞士伯尔尼大学的软件组合小组的Stefan Reichart开发,它为C#语言提供了 traits 的真正实现。

根据单声道编译器,查看the paper (PDF) on CSharpT,了解他所做的完整描述。

以下是可编写内容的示例:

trait TCircle
{
    public int Radius { get; set; }
    public int Surface { get { ... } }
}

trait TColor { ... }

class MyCircle
{
    uses { TCircle; TColor }
}

答案 4 :(得分:3)

这实际上是对Lucero答案的建议扩展,其中所有存储都在基类中。

如何为此使用依赖项属性?

当您拥有许多并非总是由每个后代设置的属性时,这会使客户端类在运行时变轻。这是因为值存储在静态成员中。

using System.Windows;

public class Client : DependencyObject
{
    public string Name { get; set; }

    public Client(string name)
    {
        Name = name;
    }

    //add to descendant to use
    //public double Weight
    //{
    //    get { return (double)GetValue(WeightProperty); }
    //    set { SetValue(WeightProperty, value); }
    //}

    public static readonly DependencyProperty WeightProperty =
        DependencyProperty.Register("Weight", typeof(double), typeof(Client), new PropertyMetadata());


    //add to descendant to use
    //public double Height
    //{
    //    get { return (double)GetValue(HeightProperty); }
    //    set { SetValue(HeightProperty, value); }
    //}

    public static readonly DependencyProperty HeightProperty =
        DependencyProperty.Register("Height", typeof(double), typeof(Client), new PropertyMetadata());
}

public interface IWeight
{
    double Weight { get; set; }
}

public interface IHeight
{
    double Height { get; set; }
}

public class ClientA : Client, IWeight
{
    public double Weight
    {
        get { return (double)GetValue(WeightProperty); }
        set { SetValue(WeightProperty, value); }
    }

    public ClientA(string name, double weight)
        : base(name)
    {
        Weight = weight;
    }
}

public class ClientB : Client, IHeight
{
    public double Height
    {
        get { return (double)GetValue(HeightProperty); }
        set { SetValue(HeightProperty, value); }
    }

    public ClientB(string name, double height)
        : base(name)
    {
        Height = height;
    }
}

public class ClientC : Client, IHeight, IWeight
{
    public double Height
    {
        get { return (double)GetValue(HeightProperty); }
        set { SetValue(HeightProperty, value); }
    }

    public double Weight
    {
        get { return (double)GetValue(WeightProperty); }
        set { SetValue(WeightProperty, value); }
    }

    public ClientC(string name, double weight, double height)
        : base(name)
    {
        Weight = weight;
        Height = height;
    }

}

public static class ClientExt
{
    public static double HeightInches(this IHeight client)
    {
        return client.Height * 39.3700787;
    }

    public static double WeightPounds(this IWeight client)
    {
        return client.Weight * 2.20462262;
    }
}

答案 5 :(得分:2)

what Lucero suggested的基础上,我想出了这个:

internal class Program
{
    private static void Main(string[] args)
    {
        var a = new ClientA("Adam", 68);
        var b = new ClientB("Bob", 1.75);
        var c = new ClientC("Cheryl", 54.4, 1.65);

        Console.WriteLine("{0} is {1:0.0} lbs.", a.Name, a.WeightPounds());
        Console.WriteLine("{0} is {1:0.0} inches tall.", b.Name, b.HeightInches());
        Console.WriteLine("{0} is {1:0.0} lbs and {2:0.0} inches.", c.Name, c.WeightPounds(), c.HeightInches());
        Console.ReadLine();
    }
}

public class Client
{
    public string Name { get; set; }

    public Client(string name)
    {
        Name = name;
    }
}

public interface IWeight
{
    double Weight { get; set; }
}

public interface IHeight
{
    double Height { get; set; }
}

public class ClientA : Client, IWeight
{
    public double Weight { get; set; }
    public ClientA(string name, double weight) : base(name)
    {
        Weight = weight;
    }
}

public class ClientB : Client, IHeight
{
    public double Height { get; set; }
    public ClientB(string name, double height) : base(name)
    {
        Height = height;
    }
}

public class ClientC : Client, IWeight, IHeight
{
    public double Weight { get; set; }
    public double Height { get; set; }
    public ClientC(string name, double weight, double height) : base(name)
    {
        Weight = weight;
        Height = height;
    }
}

public static class ClientExt
{
    public static double HeightInches(this IHeight client)
    {
        return client.Height * 39.3700787;
    }

    public static double WeightPounds(this IWeight client)
    {
        return client.Weight * 2.20462262;
    }
}

输出:

Adam is 149.9 lbs.
Bob is 68.9 inches tall.
Cheryl is 119.9 lbs and 65.0 inches.

它并不像我想的那么好,但它也不是太糟糕。

答案 6 :(得分:2)

可以使用默认接口方法在C#8中实现特质。出于这个原因,Java 8也引入了默认接口方法。

使用C#8,您可以准确地写出您在问题中提出的建议。这些特征由IClientWeight,IClientHeight接口实现,这些接口为其方法提供默认实现。在这种情况下,它们只返回0:

public interface IClientWeight
{
    int getWeight()=>0;
}

public interface IClientHeight
{
    int getHeight()=>0;
}

public class Client
{
    public String Name {get;set;}
}

ClientAClientB具有特质,但没有实现。 ClientC仅实现IClientHeight并返回不同的数字,在这种情况下为16:

class ClientA : Client, IClientWeight{}
class ClientB : Client, IClientHeight{}
class ClientC : Client, IClientWeight, IClientHeight
{
    public int getHeight()=>16;
}

通过接口在getHeight()中调用ClientB时,将调用默认实现。 getHeight()只能通过界面调用。

ClientC实现IClientHeight接口,因此将调用其自己的方法。该方法可通过类本身使用。

public class C {
    public void M() {        
        //Accessed through the interface
        IClientHeight clientB=new ClientB();        
        clientB.getHeight();

        //Accessed directly or through the interface
        var clientC=new ClientC();        
        clientC.getHeight();
    }
}

This SharpLab.io example显示了此示例产生的代码

PHP overview on traits中描述的许多特征功能都可以使用默认接口方法轻松实现。特性(接口)可以组合。也可以定义抽象方法来强制类实现某些要求。

假设我们希望特征具有sayHeight()sayWeight()方法,这些方法返回具有高度或粗细的字符串。他们需要某种方式来强制展示类(从PHP指南中窃取的术语)以实现返回高度和重量的方法:

public interface IClientWeight
{
    abstract int getWeight();
    String sayWeight()=>getWeight().ToString();
}

public interface IClientHeight
{
    abstract int getHeight();
    String sayHeight()=>getHeight().ToString();
}

//Combines both traits
public interface IClientBoth:IClientHeight,IClientWeight{}

客户端现在已经实现了getHeight()getWeight()方法,但无需了解say方法的任何知识。

这提供了一种更干净的装饰方式

SharpLab.io link(该示例)。

答案 7 :(得分:0)

这听起来像PHP的面向方面编程版本。在某些情况下,有一些工具可以帮助像PostSharp或MS Unity。如果您想自己滚动,使用C#属性进行代码注入是一种方法,或者作为有限情况的建议扩展方法。

真的取决于你想要的复杂程度。如果你正在尝试构建复杂的东西,我会看一些这些工具来帮助你。