C# 基礎知識系列- 10 反射和泛型（二）

0. 前言

這篇文章延續《C# 基礎知識系列- 5 反射和泛型》，繼續介紹C#在反射所開發的功能和作的努力。上一篇文章大概介紹了一下泛型和反射的一些基本內容，主要是經過獲取對象的類型，而後經過這個類型對象操做對象。這一篇介紹一個在反射中很重要的內容：特性，以及上一篇未完成的內容——泛型在反射中的引用。

1. 特性

特性是一種類加強技術，配合解析對應的解析方法能夠完成不少類本來沒有的功能。特性本質是一種標籤，能夠標註在類、方法、屬性等。它是類自己的一種信息擴展，就像生活中一我的只有一個身份證號，可是能夠有多個身份同樣，而這些多出來的身份對於類來講就是特性。特性雖然是對類的加強，但不侷限於在類上作標記，屬性、方法上均可以。

在C#中特性分爲三種，位映射特性、自定義特性和僞自定義特性。

位映射特性，舉個例子，在C#中一個類會有public、private、abstract（抽象類）、saled（不能繼承）等修飾符，而這些修飾符在C#編譯的過程當中會生成一串二進制碼，裏面存放就是 是不是public、是不是private 等。這些就是位映射特性的一部分，位映射特性對咱們來講是沒法進行擴展和修改的，因此就不作更多的介紹。

咱們一般說的特性通常指的是自定義特性，這部分特性也是咱們可以擴展的，也是咱們實際開發中用的特性。

1.1 定義一個特性

如何正確的定義一個特性呢？在C#中，特性也是類的一種。因此聲明一個特性，就如同聲明一個類同樣，不一樣的是，這個類指定一個根父類是System.Attribute。全部自定義特性都是這個類的子類或者後代類，無一例外。同時，C#提倡在定義一個特性類的時候，類名應當以Attribute結尾，在使用的時候能夠自動忽略。

示例：

public class DemoAttribute : Attribute {   }

以上實例就是定義了一個很普通的特性類，用了也沒有任何用的特性。由於特性只是一種標籤。這個特性類能夠用在任何支持特性的地方，當這個特性標記一個類的時候，目標類的子類也將自動獲取這個特性。

以上是一個特性的默認行爲，若是咱們想要對此作必定限制的話，那麼就須要用到特性System.AttributeUsageAttribute。這個特性類用來控制特性的使用方式。

public bool Inherited { get; set; }// 該特性是否能夠被子類繼承，默認是 True
public bool AllowMultiple { get; set; }// 一個類是否能夠屢次使用該特性作標記，默認是 False
public AttributeTargets ValidOn { get; }//獲取一組值，這組值標識指示的屬性可應用到的程序元素，該參數使用構造方法賦值

咱們再來看看AttributeTargets裏有些什麼吧。

[System.Flags]
public enum AttributeTargets
{
    Assembly = 1,// 表示特性是用在 Assembly上的，不經常使用
    Module = 2, //特性是用在 Module上的，不經常使用
    Class = 4,  // 表示特性是用來類上的
    Struct = 8, //表示用在結構體上
    Enum = 16, // 0x00000010   表示用在枚舉上
    Constructor = 32, // 0x00000020   構造方法
    Method = 64, // 0x00000040       普通方法
    Property = 128, // 0x00000080     屬性
    Field = 256, // 0x00000100        字段
    Event = 512, // 0x00000200         事件
    Interface = 1024, // 0x00000400    接口
    Parameter = 2048, // 0x00000800    方法的參數
    Delegate = 4096, // 0x00001000     委託
    ReturnValue = 8192, // 0x00002000   返回值
    GenericParameter = 16384, // 0x00004000   泛型參數
    All = GenericParameter | ReturnValue | Delegate | Parameter | Interface | Event | Field | Property | Method | Constructor | Enum | Struct | Class | Module | Assembly, // 0x00007FFF ，全部
}

咱們經常使用的限制是ALL或者類等，限制也能夠是多個，寫法以下：限制A|限制B|限制C，表示A、B、C三種限制共存。具體原理是由於 AttributeTargets 是支持位運算的枚舉，經過必定的位運算能夠在一個值中間存放多個枚舉。

說了這麼多，咱們本身從新寫一個特性類吧：

1.限定只能給類使用的特性

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class DemoAttribute : Attribute { }

2.限定只能給方法使用的特性

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
}

3.限定不能繼承的特性

[AttributeUsage(AttributeTargets.All, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
}

4.限定類和枚舉可使用，但不能繼承的 特性

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
}

須要注意的一點就是，若是要指定是否能夠被繼承或者是否容許屢次使用 這兩個屬性則須要先指定特性的做用範圍，即限定是類能使用仍是全部均可以。

1.2 使用特性

咱們自定義了一個特性，就必須使用它才能會有意義，不然它只是一個普通的類。那麼咱們該如何使用呢？其實在上一節中咱們隱晦的介紹了特性的使用方式。就是用中括號包裹起來，給類、屬性、方法等標記起來。

首先咱們定義一個賊普通的特性：

public class DemoAttribute : Attribute {   }//沒有任何限制，能夠用在任何支持特性的地方

而後使用它：

[Demo]//[DemoAttribute]
public class TestDemo
{    
}

如示例所示，在類上面添加[Demo]標記，表示這個類應用了特性DemoAttribute，也可使用類名，可是C#會自動忽略類名中結尾的Attribute。固然有的人會把特性寫在類或者方法等聲明的同一行開頭位置，不過我通常會寫在不一樣行，畢竟閱讀上簡單明瞭。

咱們以前說過，拋開它集成自Attribute類不提，它也是一個類。既然是類，那麼就會有屬性。那麼如今定義一個帶屬性的特性類：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
    public string Name { get; set; }
}

該特性聲明瞭一個變量，使用方式以下：

[Demo(Name = "測試")]
public class Student{ }

DemoAttribute是一個只能用在 類、枚舉 上的特性，有一個屬性是Name。在使用的時候能夠用(屬性名="屬性值")的方式爲屬性賦值。

更多的使用方式：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public DemoAttribute(int age)
    {
        Age = age;
    }
}

使用：

[Demo(10,Name = "測試")]
public Student(){ }

若是特性類聲明瞭構造方法，那麼在使用的時候，優先按照構造方法的順序進行賦值，而後使用屬性名=屬性值的方式爲其餘屬性進行賦值。

2. 特性在反射中的應用

在第一節中介紹瞭如何聲明一個特性和使用特性，可是沒有反射或者類加載技術，那麼特性的做用就並無想象中的那麼大。就像人有多個身份，可是也得有對應的公司或者對應的環境。好比說，王XX有個身份是某XX公司老總，那麼XX公司得須要在工商局註冊登記，他這個身份纔會有效。若是沒有登記，那麼這個身份也就是個虛名。當特性離開了反射，離開了類加載技術，特性就是擺設。固然這部分只限於自定義特性，由於C#內置的一些特性涉及到另外的技術：動態編譯，或者須要編譯器的配合。咱們自定義的特性顯然沒有這些特權，因此必須咱們手動開發對應的行爲和規範。

首先，聲明一個類和特性：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public DemoAttribute(int age)
    {
        Age = age;
    }
}
[Demo(10,Name = "測試")]
public class Student
{
}

2.1 獲取類的特性

var stuType = typeof(Student);

上述代碼先獲取到一個類的類型對象，而後調用：

IEnumerable<CustomAttributeData> attrs = stuType.CustomAttributes;

將獲取到這個類上聲明的全部的自定義的特性，不過獲取到的是一個CustomAttributeData，這個類封裝了一個特性的特徵，可是在咱們使用起來會很困難，並且咱們更多的須要獲得特性自己的對象，而不是這種須要咱們進一步處理的對象。那麼，調用：

IEnumerable<Attribute> data = stuType.GetCustomAttributes(typeof(DemoAttribute));

經過上述方法就能夠獲取到一組類型是DemoAttribute的特性對象。

那麼回想一下爲何是一組？在AttributeUsageAttribute有一個AllowMultiple屬性，這個屬性就是用來標記這個特性是否能夠標註多個，也就是在同一目標上屢次使用，若是這個值爲True，則在此處將獲取不定個，不然最多一個。具體取決於對目標作了多少標記。

獲取到特性以後，依據實際需求進行開發。這裏就不作過多介紹了，在後續篇幅中會對這部分的使用作更多的介紹。

2.2 獲取其餘元素的特性

特性不止能夠標記在類上，還能夠標記在屬性、方法上。那麼這些元素應該如何獲取對應的特性呢？

1. 屬性

var stuType = typeof(Student);
var property = stuType.GetProperties()[0];//假設類有一個Property
var attrs = property.GetCustomAttributes(typeof(DemoAttribute));

2. 方法

var stuType = typeof(Student);
var method = stuType.GetMethods()[0];// 假設類有一個方法
var attrs = method.GetCustomAttributes(typeof(DemoAttribute));

須要注意的地方是， var 關鍵字；DemoAttribute只是一個代指，不是特指以前聲明的DemoAttribute特性類，由於以前聲明的特性類沒有對屬性和方法進行支持，因此在本節中直接使用會編譯不經過。

特性就先簡單的介紹到這裏，特性能夠標記給不少目標好比程序集、模塊、類等一系列，但實際開發至少是Web開發中，更多的是標記類、方法、屬性等。這裏只是介紹了特性的聲明和使用，可是沒有介紹實際開發中特性的使用，這部分有機會在後續篇幅中介紹吧。由於我也用的不是不少。

3. 反射中的泛型

以前在《C# 基礎知識系列- 5 泛型和反射》介紹過，C#的泛型不會在編譯過程當中抹去痕跡，意思就是咱們能夠經過反射獲取到對象的實際泛型類型。那麼如何獲取呢？

var stuType = typeof(Student);
// 獲取類的泛型參數
var genericTypes = stuType.GenericTypeArguments;

var method = stuType.GetMethods()[0];
// 獲取方法的泛型參數
var types = method.GetGenericArguments();

這個問題，在我寫Java代碼的時候，困擾了我好久，沒有很好的辦法。可是在C#中，我能夠不用考慮這個問題。

4. 總結

反射在各大編程語言中是一個很重要的特色，泛型、特性在泛型中扮演着很重要的角色。反射在實際開發中扮演着很重要的角色，可是咱們在開發中必須慎重考慮反射的使用。

到目前爲止，反射介紹告一段落，但這不是結束。由於反射是個可深可淺的內容，目前只是介紹了依稀概念和理論上的一些內容，而更多的則隱藏在實際開發中，這時候就須要結合需求進行設計和代碼編寫了。

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