C#中逆變的實際應用場景詳解
前言
早期在學習泛型的協(xié)變與逆變時，網(wǎng)上的文章講解、例子算是能看懂，但關于逆變的具體應用場景這方面的知識，我并沒有深刻的認識。
本文將在具體的場景下，從泛型接口設計的角度出發(fā)，逐步探討逆變的作用，以及它能幫助我們解決哪方面的問題？
這篇文章算是協(xié)變、逆變知識的感悟和分享，開始之前，你應該先了解協(xié)變、逆變的基本概念，以及依賴注入，這類文章很多，這里就不再贅述。
協(xié)變的應用場景
雖然協(xié)變不是今天的主要內(nèi)容，但在此之前，我還是想提一下關于協(xié)變的應用場景。
其中最常見的應用場景就是——如果方法的某個參數(shù)是一個集合時，我習慣將這個集合參數(shù)定義為IEnumerable<T>類型。
class Program
{
public static void Save(IEnumerable<Animal> animals)
{
// TODO
}
}
public class Animal { }IEnumerable<T>中的T就是標記了代表協(xié)變的關鍵字out
namespace System.Collections.Generic
{
public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable
{
IEnumerator<T> GetEnumerator();
}
}假如泛型T為父類Animal類型，Dog為Animal的子類，其他人在調(diào)用這個方法時，
不僅可以傳入IEnumerable<Animal>、List<Animal>、Animal[]類型的參數(shù)，
還可以傳入IEnumerable<Dog>、List<Dog>、Dog[]等其他繼承自IEnumerable<Animal>類型的參數(shù)。
這樣，方法的兼容性會更強。
class Program
{
public static void Save(IEnumerable<Animal> animals)
{
// TODO
}
static void Main(string[] args)
{
var animalList = new List<Animal>();
var animalArray = new Animal[] { };
var dogList = new List<Dog>();
var dogArray = new Dog[] { };
Save(animalList);
Save(animalArray);
Save(dogList);
Save(dogArray);
}
}
public class Animal { }
public class Dog : Animal { }逆變的應用場景
提起逆變，可能大家見過類似下面這段代碼：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
IComparer<Animal> animalComparer = new AnimalComparer();
IComparer<Dog> dogComparer = animalComparer;// 將 IComparer<Animal> 賦值給 IComparer<Dog>
}
}
public class AnimalComparer : IComparer<Animal>
{
// 省略具體實現(xiàn)
}IComparer<T>中的T就是標記了代表逆變的關鍵字in
namespace System.Collections.Generic
{
public interface IComparer<in T>
{
int Compare(T? x, T? y);
}
}在看完這段代碼后，不知道你們是否跟我有一樣的想法：道理都懂，可是具體的應用場景呢？
要探索逆變可以幫助我們解決哪些問題，我們試著從另一個角度出發(fā)——在某個場景下，不使用逆變，是否會遇到某些問題。
假設我們需要保存各種基礎資料，根據(jù)需求我們定義了對應的接口，以及完成了對應接口的實現(xiàn)。這里假設Animal與Human就是其中的兩種基礎資料類型。
public interface IAnimalService
{
void Save(Animal entity);
}
public interface IHumanService
{
void Save(Human entity);
}
public class AnimalService : IAnimalService
{
public void Save(Animal entity)
{
// TODO
}
}
public class HumanService : IHumanService
{
public void Save(Human entity)
{
// TODO
}
}
public class Animal { }
public class Human { }現(xiàn)在增加一個批量保存基礎資料的功能，并且實時返回保存進度。
public class BatchSaveService
{
private static readonly IAnimalService _animalSvc;
private static readonly IHumanService _humanSvc;
// 省略依賴注入代碼
public void BatchSaveAnimal(IEnumerable<Animal> entities)
{
foreach (var animal in entities)
{
_animalSvc.Save(animal);
// 省略監(jiān)聽進度代碼
}
}
public void BatchSaveHuman(IEnumerable<Human> entities)
{
foreach (var human in entities)
{
_humanSvc.Save(human);
// 省略監(jiān)聽進度代碼
}
}
}完成上面代碼后，我們可以發(fā)現(xiàn)，監(jiān)聽進度的代碼寫了兩次，如果像這樣的基礎資料類型很多，想要修改監(jiān)聽進度的代碼，則會牽一發(fā)而動全身，這樣的代碼就不便于維護。
為了使代碼能夠復用，我們需要抽象出一個保存基礎資料的接口ISave<T>。
使IAnimalService、IHumanService繼承ISave<T>，將泛型T分別定義為Animal、Human
public interface ISave<T>
{
void Save(T entity);
}
public interface IAnimalService : ISave<Animal> { }
public interface IHumanService : ISave<Human> { }這樣，就可以將BatchSaveAnimal()和BatchSaveHuman()合并為一個BatchSave<T>()
public class BatchSaveService
{
private static readonly IServiceProvider _svcProvider;
// 省略依賴注入代碼
public void BatchSave<T>(IEnumerable<T> entities)
{
ISave<T> service = _svcProvider.GetRequiredService<ISave<T>>();// GetRequiredService()會在無對應接口實現(xiàn)時拋出錯誤
foreach (T entity in entities)
{
service.Save(entity);
// 省略監(jiān)聽進度代碼
}
}
}重構后的代碼達到了可復用、易維護的目的，但很快你會發(fā)現(xiàn)新的問題。
在調(diào)用重構后的BatchSave<T>()時，傳入Human類型的集合參數(shù)，或Animal類型的集合參數(shù)，代碼能夠正常運行，但在傳入Dog類型的集合參數(shù)時，代碼運行到第8行就會報錯，因為我們并沒有實現(xiàn)ISave<Dog>接口。
雖然Dog是Animal的子類，但卻不能使用保存Animal的方法，這肯定會被接口調(diào)用者吐槽，因為它不符合里氏替換原則。
static void Main(string[] args)
{
List<Human> humans = new() { new Human() };
List<Animal> animals = new() { new Animal() };
List<Dog> dogs = new() { new Dog() };
var saveSvc = new BatchSaveService();
saveSvc.BatchSave(humans);
saveSvc.BatchSave(animals);
saveSvc.BatchSave(dogs);// 由于沒有實現(xiàn)ISave<Dog>接口，因此代碼運行時會報錯
}在T為Dog時，要想獲取ISave<Animal>這個不相關的服務，我們可以從IServiceCollection服務集合中去找。
雖然我們拿到了注冊的所有服務，但如何才能在T為Dog類型時，拿到對應的ISave<Animal>服務呢？
這時，逆變就派上用場了，我們將接口ISave<T>加上關鍵字in后，就可以將ISave<Animal>分配給ISave<Dog>
public interface ISave<in T>// 加上關鍵字in
{
void Save(T entity);
}
public class BatchSaveService
{
private static readonly IServiceProvider _svcProvider;
private static readonly IServiceCollection _svcCollection;
// 省略依賴注入代碼
public void BatchSave<T>(IEnumerable<T> entities)
{
// 假設T為Dog，只有在ISave<T>接口標記為逆變時，
// typeof(ISave<Animal>).IsAssignableTo(typeof(ISave<Dog>))，才會是true
Type serviceType = _svcCollection.Single(x => x.ServiceType.IsAssignableTo(typeof(ISave<T>))).ServiceType;
ISave<T> service = _svcProvider.GetRequiredService(serviceType) as ISave<T>;// ISave<Animal> as ISave<Dog>
foreach (T entity in entities)
{
service.Save(entity);
// 省略監(jiān)聽進度代碼
}
}
}現(xiàn)在BatchSave<T>()算是符合里氏替換原則，但這樣的寫法也有缺點
優(yōu)點：調(diào)用時，寫法干凈簡潔，不需要設置過多的泛型參數(shù)，只需要傳入對應的參數(shù)變量即可。
缺點：如果傳入的參數(shù)沒有對應的接口實現(xiàn)，編譯仍然會通過，只有在代碼運行時才會報錯，提示不夠積極、友好。
并且如果我們實現(xiàn)了ISave<Dog>接口，那代碼運行到第16行時會得到ISave<Dog>和ISave<Animal>兩個結果，不具有唯一性。
要想在錯誤使用接口時，編譯器及時提示錯誤，可以將接口重構成下面這樣
public class BatchSaveService
{
private static readonly IServiceProvider _svcProvider;
// 省略依賴注入代碼
// 增加一個泛型參數(shù)TService，用來指定調(diào)用哪個服務的Save()
// 并約定 TService : ISave<T>
public void BatchSave<TService, T>(IEnumerable<T> entities) where TService : ISave<T>
{
ISave<T> service = _svcProvider.GetService<TService>();
foreach (T entity in entities)
{
service.Save(entity);
// 省略監(jiān)聽進度代碼
}
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
List<Human> humans = new() { new Human() };
List<Animal> animals = new() { new Animal() };
List<Dog> dogs = new() { new Dog() };
var saveSvc = new BatchSaveService();
saveSvc.BatchSave<IHumanService, Human>(humans);
saveSvc.BatchSave<IAnimalService, Animal>(animals);
saveSvc.BatchSave<IAnimalService, Dog>(dogs);
// 假如實現(xiàn)了繼承ISave<Dog>的接口IDogService，可以改為
// saveSvc.BatchSave<IDogService, Dog>(dogs);
}
}這樣在錯誤使用接口時，編譯器就會及時報錯，但由于需要設置多個泛型參數(shù)，使用起來會有些麻煩。
關于 C# 協(xié)變和逆變 msdn 解釋如下：
“協(xié)變”是指能夠使用與原始指定的派生類型相比，派生程度更大的類型。
“逆變”則是指能夠使用派生程度更小的類型。
解釋的很正確，大致就是這樣，不過不夠直白。
直白的理解：
“協(xié)變”->”和諧的變”->”很自然的變化”->string->object :協(xié)變。
“逆變”->”逆常的變”->”不正常的變化”->object->string 逆變。
上面是個人對協(xié)變和逆變的理解，比起記住那些派生，類型，原始指定,更大，更小之類的詞語，個人認為要容易點。
討論
以上是我遇見的比較常見的關于逆變的應用場景，上述兩種方式你覺得哪種更好？是否有更好的設計方式？或者大家在寫代碼時遇見過哪些逆變的應用場景？
總結
到此這篇關于C#中逆變實際應用場景的文章就介紹到這了,更多相關C# 逆變應用場景內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關文章
C#中要如何才能刪除一個字符串數(shù)組中的空字符串呢？下面的文章會介紹多種方式來實現(xiàn)清除數(shù)組中的空字符串，以及在.net中將字符串數(shù)組中字符串為空的元素去除。2016-08-08
本篇文章介紹了，C#詞法分析器之構造NFA詳解。需要的朋友參考下2013-05-05
這篇文章主要介紹了c# 使用OpenCV識別硬幣的方法，幫助大家更好的利用c#進行深度學習，感興趣的朋友可以了解下2020-12-12
C#使用foreach遍歷哈希表（hashtable）的方法
這篇文章主要介紹了C#使用foreach遍歷哈希表（hashtable）的方法,是C#中foreach語句遍歷散列表的典型應用,非常具有實用價值,需要的朋友可以參考下2015-04-04
這篇文章主要給大家介紹了關于C#獲取Visio模型信息的相關資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧。2017-11-11
這篇文章主要介紹了WCF簡單入門圖文教程，版本是VS2010版，幫助大家輕松學習了解DataContract、ServiceContract等特性，感興趣的小伙伴們可以參考一下2016-03-03
C#(英文名為 CSharp)是微軟開發(fā)的一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言,下面這篇文章主要給大家介紹了關于C#中的那些警告該如何去除的相關資料,文中通過圖文介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下2023-02-02
這篇文章主要介紹了c# 改變windows中賬戶的用戶名和密碼，幫助大家更好的理解和學習C#，感興趣的朋友可以了解下2020-11-11
這篇文章主要為大家詳細介紹了C#基于WebSocket實現(xiàn)聊天室功能，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-02-02
C# 超高面試題，學習c sharp的朋友可以看下，有說明地方的不足。是不是所有問題都有自己的解決方法。2010-03-03