C#不可變類型深入解析
學(xué)過C#的人都知道string類型，但是string作為一種特殊的引用類型還有一個(gè)重要的特征就是恒定性，或者叫不可變性，即Immutable。作為不可變類型，最主要的特性表現(xiàn)是：一旦創(chuàng)建，只要修改，就會(huì)在托管堆上創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象實(shí)例，而且和上一個(gè)對(duì)象實(shí)例是相鄰的，在托管堆上分配到一塊連續(xù)的內(nèi)存空間。
那么為什么需要不可變類型呢？
在多線程情況下，一個(gè)線程，由于種種原因(比如異常)只修改了一個(gè)變量所代表類型的部分成員的值，這時(shí)候，另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)來，也訪問這個(gè)變量，第二個(gè)進(jìn)程訪問到的變量成員，一部分成員還是原來的值，另一部分成員的值是第一個(gè)線程修改的值，這樣就出現(xiàn)了"數(shù)據(jù)不一致"。而不可變類型就是為了解決在多線程條件下的"數(shù)據(jù)不一致"的問題。
當(dāng)然，字符串的不可變性或恒定性，不僅解決了"數(shù)據(jù)不一致"的問題，還為字符串的"駐留"提供了前提，這樣才可以把不同的字符串以及托管堆上的內(nèi)存地址以鍵值對(duì)的形式放到全局哈希表中。
一、親眼目睹"數(shù)據(jù)不一致"：
對(duì)Student的Score屬性，在賦值的時(shí)候加上檢測(cè)，檢測(cè)是否是2位數(shù)整數(shù)。
public struct Student
{
private string name;
private string score;
public string Name
{
get { return name; }
set { name = value; }
}
public string Score
{
get { return score; }
set
{
CheckScore(value);
score = value;
}
}
//檢測(cè)分?jǐn)?shù)是否是2位數(shù)整數(shù)
private void CheckScore(string value)
{
string pattern = @"\d{2}";
if (!Regex.IsMatch(value, pattern))
{
throw new Exception("不是有效分?jǐn)?shù)！");
}
}
public override string ToString()
{
return String.Format("姓名:{0},分?jǐn)?shù):{1}", name, score);
}
}
在主程序中故意制造出一個(gè)異常，目的是只對(duì)一個(gè)變量所代表類型的某些成員賦值。
static void Main(string[] args)
{
Student student = new Student();
student.Name = "張三";
student.Score = "80";
Console.WriteLine(student.ToString());
try
{
student.Name = "李四";
student.Score = "8";
}
catch (Exception)
{
throw;
}
Console.WriteLine(student.ToString());
Console.ReadKey();
}
打斷點(diǎn)，運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)Student類型的student變量，在第二次賦值的時(shí)候，把student的Name屬性值改了過來，而student的Score屬性，由于發(fā)生了異常，沒有修改過來。這就是"數(shù)據(jù)不一致"。
如下圖所示：
二、動(dòng)手設(shè)計(jì)不可變類型
1.不可變類型的2個(gè)特性：
①對(duì)象的原子性：要么不改，要改就把所有成員都改，從而創(chuàng)建新的對(duì)象。
②對(duì)象的常量性：對(duì)象一旦創(chuàng)建，就不能改變狀態(tài)，即不能改變對(duì)象的屬性，只能創(chuàng)建新的對(duì)象。
2.遵循以上不可變類型的2個(gè)特征
①在構(gòu)造函數(shù)中對(duì)所有字段賦值。
②將屬性中的set訪問器刪除。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Student student = new Student("張三", "90");
student = new Student("李四","80");
Console.WriteLine(student.ToString());
Console.ReadKey();
}
}
public struct Student
{
private readonly string name;
private readonly string score;
public Student(string name, string score)
{
this.name = name;
this.score = score;
}
public string Name
{
get { return name; }
}
public string Score
{
get { return score; }
}
public override string ToString()
{
return String.Format("姓名:{0},分?jǐn)?shù):{1}", name, score);
}
}
運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：
由此可見，我們無法修改Student的其中某一個(gè)成員，只能通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，滿足"對(duì)象的原子性"。
而且也無法修改Student對(duì)象實(shí)例的某個(gè)屬性值，符合"對(duì)象的常量性"。
3.如果有引用類型字段和屬性，如何做到"不可變性"？
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
string[] classes = {"語文", "數(shù)學(xué)"};
Student student = new Student("張三", "85", classes);
Console.WriteLine("==修改之前==");
Console.WriteLine(student.ToString());
string[] tempArray = student.Classes;
tempArray[0] = "英語";
Console.WriteLine("==修改之后==");
Console.WriteLine(student.ToString());
Console.ReadKey();
}
}
public struct Student
{
private readonly string name;
private readonly string score;
private readonly string[] classes;
public Student(string name, string score, string[] classes)
{
this.name = name;
this.score = score;
this.classes = classes;
}
public string Name
{
get { return name; }
}
public string Score
{
get { return score; }
}
public string[] Classes
{
get { return classes; }
}
public override string ToString()
{
string temp = string.Empty;
foreach (string item in classes)
{
temp += item + ",";
}
return String.Format("姓名:{0},總分:{1}，參加的課程有：{2}", name, score,temp.Substring(0, temp.Length -1));
}
}
結(jié)果如下圖所示：
由此可見，還是可以對(duì)對(duì)象的屬性間接修改賦值，不滿足不可變類型的"常量性"特點(diǎn)。
4.通過在構(gòu)造函數(shù)和屬性的get訪問器中復(fù)制的方式來滿足不可變性
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
string[] classes = {"語文", "數(shù)學(xué)"};
Student student = new Student("張三", "85", classes);
Console.WriteLine("==修改之前==");
Console.WriteLine(student.ToString());
string[] tempArray = student.Classes;
tempArray[0] = "英語";
Console.WriteLine("==修改之后==");
Console.WriteLine(student.ToString());
Console.ReadKey();
}
}
public struct Student
{
private readonly string name;
private readonly string score;
private readonly string[] classes;
public Student(string name, string score, string[] classes)
{
this.name = name;
this.score = score;
this.classes = new string[classes.Length];
classes.CopyTo(this.classes, 0);
CheckScore(score);
}
public string Name
{
get { return name; }
}
public string Score
{
get { return score; }
}
public string[] Classes
{
get
{
string[] result = new string[classes.Length];
classes.CopyTo(result,0);
return result;
}
}
//檢測(cè)分?jǐn)?shù)是否是2位數(shù)整數(shù)
private void CheckScore(string value)
{
string pattern = @"\d{2}";
if (!Regex.IsMatch(value, pattern))
{
throw new Exception("不是有效分?jǐn)?shù)！");
}
}
public override string ToString()
{
string temp = string.Empty;
foreach (string item in classes)
{
temp += item + ",";
}
return String.Format("姓名:{0},總分:{1}，參加的課程有：{2}", name, score,temp.Substring(0, temp.Length -1));
}
}
運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：
此外，如果讓分?jǐn)?shù)不滿足條件，Student student = new Student("張三", "8", classes)，就會(huì)報(bào)錯(cuò)：
相關(guān)文章
這篇文章主要介紹了C#刪除最后一個(gè)結(jié)尾逗號(hào)的方法,涉及C#、操作字符串的技巧,簡(jiǎn)單實(shí)用,非常具有實(shí)用價(jià)值,需要的朋友可以參考下2015-03-03
在C#中根據(jù)HardwareID獲取驅(qū)動(dòng)程序信息的實(shí)現(xiàn)代碼
這篇文章主要介紹了C#中根據(jù)HardwareID獲取驅(qū)動(dòng)程序信息的實(shí)現(xiàn)代碼,需要的朋友可以參考下2016-12-12
這篇文章主要介紹了C# WinForm-Timer控件的使用，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)c# winform，感興趣的朋友可以了解下2020-11-11
C#使用ZXing.Net實(shí)現(xiàn)生成二維碼和條碼
ZXing用Java實(shí)現(xiàn)的多種格式的一維二維條碼圖像處理庫,而ZXing.Net是其.Net版本的實(shí)現(xiàn),下面我們就來看看 C#如何使用ZXing.Net實(shí)現(xiàn)生成二維碼和條碼吧2023-12-12
本篇文章主要是對(duì)c#中可空類型的作用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，需要的朋友可以過來參考下，希望對(duì)大家有所幫助2014-01-01
本文給大家分享的是一則使用c#實(shí)現(xiàn)抓取網(wǎng)絡(luò)高清美女妹紙圖片的代碼，這么好的東西，當(dāng)然不能獨(dú)享，推薦給小伙伴們。2015-03-03
C#實(shí)現(xiàn)SMTP服務(wù)發(fā)送郵件的示例代碼
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了如何利用C#實(shí)現(xiàn)SMTP服務(wù)發(fā)送郵件的功能，文中的示例代碼講解詳細(xì)，對(duì)我們學(xué)習(xí)C#有一定的幫助，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起了解一下2022-12-12
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C#裁剪,縮放,清晰度,水印處理操作示例,具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2016-10-10
語言集成查詢 (LINQ) 是 Visual Studio 2008 和 .NET Framework 3.5 版中引入的一項(xiàng)創(chuàng)新功能。下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于c#中LINQ的基本用法，需要的朋友可以參考借鑒，下面來一起看看吧2019-01-01
基于C#實(shí)現(xiàn)手機(jī)號(hào)碼歸屬地接口調(diào)用
這篇文章主要介紹了基于C#實(shí)現(xiàn)手機(jī)號(hào)碼歸屬地接口調(diào)用的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2016-02-02