C# 管道式編程

来源:https://www.cnblogs.com/hippieZhou/archive/2019/07/17/11174644.html
-Advertisement-
Play Games

受 F 中的管道運算符和 C 中的 LINQ 語法,管道式編程為 C 提供了更加靈活性的功能性編程。通過使用 擴展函數 可以將多個功能連接起來構建成一個管道。 前言 在 C 編程中,管道式編程(Pipeline Style programming)其實存在已久,最明顯的就是我們經常使用的 LINQ。 ...


受 F# 中的管道運算符和 C# 中的 LINQ 語法,管道式編程為 C# 提供了更加靈活性的功能性編程。通過使用 擴展函數 可以將多個功能連接起來構建成一個管道。

前言

在 C# 編程中,管道式編程(Pipeline Style programming)其實存在已久,最明顯的就是我們經常使用的 LINQ。在進入 DotNetCore 世界後, 這種編程方式就更加明顯,比如各種中間件的使用。通過使用這種編程方式,大大提高了代碼的可維護性,優化了的業務的組合方式。

管道式編程具有如下優點:

  • 創建一個流暢的編程範例,將語句轉換為表達式並將它們鏈接在一起
  • 用線性排序替換代碼嵌套
  • 消除變數聲明 - 甚至不需要 var
  • 提供某種形式的可變不變性和範圍隔離
  • 將結構代碼編寫成具有明確職責的小 lambda 表達式
  • ......

初體驗

基礎實現

在該示例中,我們通過構建一個 double->int->string 的類型轉換的管道來將一個目標數據最終轉化為一個字元串。

  • 首先,我們需要定義一個功能介面,用於約束每個功能函數的具體實現,示例代碼如下所示:
public interface IPipelineStep<INPUT, OUTPUT>
{
    OUTPUT Process(INPUT input);
}
  • 然後,我們定義兩個類型轉換的功能類,繼承並實現上述介面,示例代碼如下所示:
public class DoubleToIntSetp : IPipelineStep<double, int>
{
    public int Process(double input)
    {
        return Convert.ToInt32(input);
    }
}

public class IntToStringStep : IPipelineStep<int, string>
{
    public string Process(int input)
    {
        return input.ToString();
    }
}
  • 接著,定義一個擴展函數,用於連接上述的各個功能函數,示例代碼如下所示:
public static class PipelineStepExtensions
{
    public static OUTPUT Step<INPUT, OUTPUT>(this INPUT input, IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> step)
    {
        return step.Process(input);
    }
}
  • 最後,我們就可以構建一個完整的管道,用於我們的數據類型轉換,示例代碼如下所示:
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        double input = 1024.1024;

        // 構建並使用管道
        string result = input.Step(new DoubleToIntSetp())
                             .Step(new IntToStringStep());
        Console.WriteLine(result);
    }
}

此時,我們成功將一個 double 類型的數據轉化為了 string 類型。通過介紹上述示例,我們可以簡單將管道式編程概括為:定義功能介面 -> 實現功能函數 -> 組裝功能函數

依賴註入

上述代碼在一般的情況下是可以正常運行的,但是如果希望以 依賴註入(DI) 的方式註入的話,我們就需要將我們的管道組裝進行封裝,方便作為一個統一的服務註入到系統中。

  • 首先,我們需要定義一個抽線類,用於管道組裝的抽象封裝,示例代碼如下所示:
public abstract class Pipeline<INPUT,OUTPUT>
{
    public Func<INPUT, OUTPUT> PipelineSteps { get; protected set; }

    public OUTPUT Process(INPUT input)
    {
        return PipelineSteps(input);
    }
}
  • 然後,我們就可以創建一個繼承上述抽象類的具體管道組裝類,示例代碼如下所示:
public class TrivalPipeline : Pipeline<double, string>
{
    public TrivalPipeline()
    {
        PipelineSteps = input => input.Step(new DoubleToIntSetp())
                                      .Step(new IntToStringStep());
    }
}
  • 最後,我們可以將 TrivalPipeline 這個具體的管道註入到我們的系統中。同樣的,我們也可以直接使用,示例代碼如下所示:
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        double input = 1024.1024;

        // 需要安裝 Microsoft.Extensions.DependencyInjection
        var services = new ServiceCollection();
        services.AddTransient<TrivalPipeline>();
        var  provider = services.BuildServiceProvider();

        var trival = provider.GetService<TrivalPipeline>();
        string result = trival.Process(input);
        Console.WriteLine(result);
    }
}

條件式組裝

上述兩個示例代碼展示的管道組裝式不帶任何條件限制的, 無論參數是否合法都是這樣組裝進管道,但是在實際的開發過程中,我們需要對一定的業務模塊進行條件性組裝,所以這個時候我們就需要完善一下我們的代碼。

  • 首先,我們需要修改上面的 Pipeline<INPUT,OUTPUT> 類,使其繼承 IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> 介面,示例代碼如下所示:
public abstract class Pipeline<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<INPUT, OUTPUT>
{
    public Func<INPUT, OUTPUT> PipelineSteps { get; protected set; }

    public OUTPUT Process(INPUT input)
    {
        return PipelineSteps(input);
    }
}
  • 然後,我們定義一個帶條件的管道裝飾器類,示例代碼如下所示:
public class OptionalStep<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> where INPUT : OUTPUT
{
    private readonly IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> _step;
    private readonly Func<INPUT, bool> _choice;

    public OptionalStep(Func<INPUT,bool> choice,IPipelineStep<INPUT,OUTPUT> step)
    {
        _choice = choice;
        _step = step;
    }

    public OUTPUT Process(INPUT input)
    {
        return _choice(input) ? _step.Process(input) : input;
    }
}
  • 接著,我們定義一個新的功能類和支持條件判斷的管道包裝類,示例代碼如下所示:
public class ThisStepIsOptional : IPipelineStep<double, double>
{
    public double Process(double input)
    {
        return input * 10;
    }
}

public class PipelineWithOptionalStep : Pipeline<double, double>
{
    public PipelineWithOptionalStep()
    {
        // 當輸入參數大於 1024,執行 ThisStepIsOptional() 功能
        PipelineSteps = input => input.Step(new OptionalStep<double, double>(i => i > 1024, new ThisStepIsOptional()));
    }
}
  • 最後,我們可以使用如下方式進行測試:
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        PipelineWithOptionalStep step = new PipelineWithOptionalStep();
        Console.WriteLine(step.Process(1024.1024));  // 輸出 10241.024
        Console.WriteLine(step.Process(520.520));    // 輸出 520.520
    }
}

事件監聽

有的時候,我們希望在我們管道中執行的每一步,在開始和結束時,上層模塊都能獲得相應的事件通知,這個時候,我們就需要需改一下我們的管道包裝器,使其支持這個需求。

  • 首先,我們需要實現一個支持事件監聽的具體功能類,示例代碼代碼如下所示:
public class EventStep<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<INPUT, OUTPUT>
{
    public event Action<INPUT> OnInput;
    public event Action<OUTPUT> OnOutput;

    private readonly IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> _innerStep;
    public EventStep(IPipelineStep<INPUT,OUTPUT> innerStep)
    {
        _innerStep = innerStep;
    }

    public OUTPUT Process(INPUT input)
    {
        OnInput?.Invoke(input);

        var output = _innerStep.Process(input);

        OnOutput?.Invoke(output);

        return output;
    }
}
  • 然後,我們需要定義一個能夠傳遞事件參數的管道包裝器類,示例代碼如下所示:
public static class PipelineStepEventExtensions
{
    public static OUTPUT Step<INPUT, OUTPUT>(this INPUT input, IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> step, Action<INPUT> inputEvent = null, Action<OUTPUT> outputEvent = null)
    {
        if (inputEvent != null || outputEvent != null)
        {
            var eventDecorator = new EventStep<INPUT, OUTPUT>(step);
            eventDecorator.OnInput += inputEvent;
            eventDecorator.OnOutput += outputEvent;

            return eventDecorator.Process(input);
        }
        return step.Process(input);
    }
}
  • 最後,上層調用就相對簡單很多,示例代碼如下所示:
public class DoubleStep : IPipelineStep<int, int>
{
    public int Process(int input)
    {
        return input * input;
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var input = 10;
        Console.WriteLine($"Input Value:{input}[{input.GetType()}]");
        var pipeline = new EventStep<int, int>(new DoubleStep());
        pipeline.OnInput += i => Console.WriteLine($"Input Value:{i}");
        pipeline.OnOutput += o => Console.WriteLine($"Output Value:{o}");
        var output = pipeline.Process(input);
        Console.WriteLine($"Output Value: {output} [{output.GetType()}]");
    }
}

輸出結果如下圖所示:

可迭代執行

可迭代執行是指當我們的管道中註冊了多個功能模塊時,不是一次性執行完所以的功能模塊,而是每次只執行一個功能,後續功能會在下次執行該管道對應的代碼塊時接著執行,直到該管道中所有的功能模塊執行完畢為止。該特性主要是通過 yield return 來實現。

  • 首先,我們需要實現一個該特性的管道包裝器類,示例代碼如下所示:
public class LoopStep<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<IEnumerable<INPUT>, IEnumerable<OUTPUT>>
{
    private readonly IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> _internalStep;
    public LoopStep(IPipelineStep<INPUT,OUTPUT> internalStep)
    {
        _internalStep = internalStep;
    }

    public IEnumerable<OUTPUT> Process(IEnumerable<INPUT> input)
    {
        foreach (INPUT item in input)
        {
            yield return _internalStep.Process(item);
        }

        //等價於下述代碼段
        //return from INPUT item in input
        //       select _internalStep.Process(item);
    }
}
  • 然後,定義一個支持上述類型的功能組裝的擴展方法,示例代碼如下所示:
public static class PipelineStepLoopExtensions
{
    public static IEnumerable<OUTPUT> Step<INPUT, OUTPUT>(this IEnumerable<INPUT> input, IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> step)
    {
        LoopStep<INPUT, OUTPUT> loopDecorator = new LoopStep<INPUT, OUTPUT>(step);
        return loopDecorator.Process(input);
    }
}
  • 最後,上層調用如下所示:
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var list = Enumerable.Range(0, 10);
        foreach (var item in list.Step(new DoubleStep()))
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

總結

通過上述 5 部分示例代碼的不斷改進,最終我們實現了一個支持依賴註入和條件式組裝的管道,瞭解瞭如何進行管道式編程。掌握管道式編程可以讓我們對整個項目的架構和代碼質量都有很大幫助,感興趣的朋友可以自行查閱相關資料進行深入研究。

相關參考


您的分享是我們最大的動力!

-Advertisement-
Play Games
更多相關文章
  • demo地址 GitHub相關demo地址: 對demo說明一下,非abp官網模板,使用Visual Studio 2019創建的 項目,引入Abp.AspNetCore包,簡單改造一下。 適配Abp 簡單列舉改造步驟: 1. "初始化項目" 2. "通過nuget引入Abp.AspNetCore" ...
  • 今天發現的問題 在谷歌瀏覽器一直運行良好的功能,在edge瀏覽器不能使用。 代碼參考我的另一篇博客:WebAPI Angularjs 上傳文件 不能運行的原因 下圖紅框中的代碼在edge瀏覽器中無法執行,也就不能執行下麵的上傳文件代碼。 解決方案 既然原因找到了,就可以尋找解決方案了,找了一下午,有 ...
  • 相信很多人在開發過程中經常會遇到需要對一些重要的信息進行加密處理,今天給大家分享我個人總結的一些加密演算法: 常見的加密方式分為可逆和不可逆兩種方式 可逆:RSA,AES,DES等 不可逆:常見的MD5,SHAD等 一、MD5消息摘要演算法 我想這是大家都常聽過的演算法,可能也用的比較多。那麼什麼是MD5 ...
  • public static class LogHelper { private static string strLogFolder; private static string strLogFile; private static object _obj = new object(); publi ...
  • class IniHelp { private string iniPath; [DllImport("kernel32")] private static extern long WritePrivateProfileString(string section, string key, strin ...
  • TextBox雙向綁定int屬性,清空輸入框時Setter方法未觸發。 我的解決方案: 1、屬性置為int?; 2、xmlns:sys="clr-namespace:System;assembly=mscorlib" 3、Text="{Binding Number,Mode=TwoWay,Targe ...
  • private delegate void de_OutputMessage(string str); public void OutputMessage(string str) { if (textBoxMessage.InvokeRequired) { this.BeginInvoke(new ...
  • .NET Core CSharp 初級篇 1 1 本節內容是對於C 基礎類型的存儲方式以及C 基礎類型的理論介紹 基礎數據類型介紹 例如以下這句話:“張三是一名程式員,今年15歲重50.3kg,他的代號是‘A’,他家的經緯度是(N30,E134)。”,這句話就是一個字元串,使用雙引號括起來。而15則 ...
一周排行
    -Advertisement-
    Play Games
  • 移動開發(一):使用.NET MAUI開發第一個安卓APP 對於工作多年的C#程式員來說,近來想嘗試開發一款安卓APP,考慮了很久最終選擇使用.NET MAUI這個微軟官方的框架來嘗試體驗開發安卓APP,畢竟是使用Visual Studio開發工具,使用起來也比較的順手,結合微軟官方的教程進行了安卓 ...
  • 前言 QuestPDF 是一個開源 .NET 庫,用於生成 PDF 文檔。使用了C# Fluent API方式可簡化開發、減少錯誤並提高工作效率。利用它可以輕鬆生成 PDF 報告、發票、導出文件等。 項目介紹 QuestPDF 是一個革命性的開源 .NET 庫,它徹底改變了我們生成 PDF 文檔的方 ...
  • 項目地址 項目後端地址: https://github.com/ZyPLJ/ZYTteeHole 項目前端頁面地址: ZyPLJ/TreeHoleVue (github.com) https://github.com/ZyPLJ/TreeHoleVue 目前項目測試訪問地址: http://tree ...
  • 話不多說,直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載: https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe,運行開始下載SQL server; 二. ...
  • 前言 隨著物聯網(IoT)技術的迅猛發展,MQTT(消息隊列遙測傳輸)協議憑藉其輕量級和高效性,已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫,為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog支持多種接收器用於日誌存儲,增強器用於添加屬性,LogContext管理動態屬性,支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項,適用於不同需求。 ...
  • 目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據,爬取信息時需要模擬瀏覽器行為,否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下: 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • 1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時,無需重新下載客戶端進行安裝,而是在應用程式啟動的情況下,在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR,Xlua,ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles,Addressable, ...
  • 本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺,其實像阿裡雲,騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後,它會送 ...
  • 通過以下方式可以高效,並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計,確保API端點明確,並使用適當的HTTP方法(如POST用於創建,PUT用於更新)。 設計清晰的請求和響應模型,以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證,確保接收到的數據符合預期格 ...