C# 开发人员都应该了解的基本知识

郑子铭

发布于 2025-02-10 19:45:39

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作为一名资深软件工程师，我深知在实际项目中掌握C#高级概念的价值所在。本指南将深入探讨每个C#开发人员都应该了解的重要且影响力大的特性，并辅以实际示例和最佳实践，以提升代码质量、可维护性以及性能。

继承：构建健壮的类层次结构

继承在面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）中是基础性的概念，但如果使用不当，可能会使代码变得复杂。以下是如何充分利用继承来构建清晰、易于管理的层次结构的方法。

实际示例

考虑一个电子商务应用程序，我们针对高级用户采用不同的支付处理方式：

public classPaymentProcessor
{
    protecteddecimal processingFee =0.01m;
    
    publicvirtualdecimalCalculateFee(decimal amount)
    {
        return amount * processingFee;
    }
}

publicclassPremiumPaymentProcessor:PaymentProcessor
{
    publicoverridedecimalCalculateFee(decimal amount)
    {
        // 高级用户的费用可享受50%的折扣
        returnbase.CalculateFee(amount)*0.5m;
    }
}

最佳实践

保持层次结构浅显：为简单起见，将层级限制在3层以内。
谨慎使用虚方法：仅在必要时进行重写。
对于复杂关系，优先选择组合而非继承。

基于接口的编程：实现灵活性与可测试性

接口能够使系统更灵活、更易于测试，减少依赖关系并提高可维护性。

实际示例

对于订单验证流程，通过一个接口来定义其行为：

public interfaceIOrderValidator
{
    boolValidateOrder(Order order);
    IEnumerable<string>GetValidationErrors();
}

publicclassInternationalOrderValidator:IOrderValidator
{
    publicboolValidateOrder(Order order)
    {
        // 针对国际订单的自定义验证
        returntrue;
    }

    publicIEnumerable<string>GetValidationErrors()
    {
        yieldbreak;
    }
}

最佳实践

围绕行为进行设计，而非数据：让接口专注于操作，而非属性。
单一职责原则：每个接口都应代表一种功能或行为。
使用依赖注入：注入接口以便更轻松地进行测试并提高灵活性。

委托和事件：实现响应式应用程序

委托和事件能让你高效地处理异步事件，这对于现代的响应式应用程序至关重要。

实际示例

实现一个事件驱动的订单处理器，在订单处理完成时发送通知：

public classOrderProcessor
{
    publicdelegatevoidOrderProcessedEventHandler(Order order);
    publiceventOrderProcessedEventHandler OrderProcessed;

    publicvoidProcessOrder(Order order)
    {
        // 订单处理逻辑
        OnOrderProcessed(order);
    }

    protectedvirtualvoidOnOrderProcessed(Order order)
    {
        OrderProcessed?.Invoke(order);
    }
}

最佳实践

使用EventHandler<T>：在大多数情况下使用这个泛型委托。
在触发事件前检查是否为空，以避免错误。
避免内存泄漏：对于生命周期较长的对象，考虑使用弱事件模式。

异常处理：构建健壮的应用程序

在生产环境中，有效的异常处理至关重要。如果处理得当，能够使应用程序更可靠、更便于用户使用。

实际示例

以下是在仓储类中处理数据库异常的一个示例：

public classDatabaseRepository
{
    publicasyncTask<Customer>GetCustomerAsync(int id)
    {
        try
        {
            usingvar connection =awaitCreateConnectionAsync();
            returnawaitGetCustomerFromDb(connection, id);
        }
        catch(DbException ex)
        {
            Logger.LogError($"数据库错误：{ex.Message}");
            thrownewRepositoryException("获取客户失败", ex);
        }
        catch(Exception ex)
        {
            Logger.LogError($"意外错误：{ex.Message}");
            throw;
        }
    }
}

最佳实践

只捕获你能够处理的异常：捕获那些你能有效管理的特定异常。
使用自定义异常：针对特定领域使用自定义异常，以便清晰地跟踪错误。
保留内部异常：保留内部异常的详细信息，以便调试。

线程安全：构建并发应用程序

在处理并发操作的应用程序中，线程安全至关重要，它能确保共享数据免受冲突影响。

实际示例

以下示例展示了如何使用ConcurrentDictionary实现一个线程安全的缓存：

public classThreadSafeCache<TKey, TValue>
{
    privatereadonlyConcurrentDictionary<TKey, TValue> _cache 
        =newConcurrentDictionary<TKey, TValue>();

    publicTValueGetOrAdd(TKey key,Func<TKey, TValue> valueFactory)
    {
        return _cache.GetOrAdd(key, valueFactory);
    }
}

最佳实践

使用并发集合：选择像ConcurrentDictionary这样的线程安全的数据结构。
优先使用async/await：为了简单和性能考虑，避免使用原生线程操作。
尽量减少锁的使用：谨慎使用锁，并缩小临界区范围。

属性（Attributes）：添加元数据以实现更简洁的代码

属性允许你为类添加元数据，增强灵活性并减少重复代码。

实际示例

在这个示例中，属性用于标注一个API响应模型的属性：

[Serializable]
publicclassApiResponse
{
    [Required]
    publicstring Status {get;set;}

    [JsonProperty("response_data")]
    publicobject Data {get;set;}

    [JsonIgnore]
    publicDateTime ProcessedAt {get;set;}
}