[[413665]]

本文轉載自微信公眾號「DotNET技術圈」，作者鄒溪源 。轉載本文請聯系DotNET技術圈公眾號。

引子

前不久看到一個段子，某年寧波交警引進人臉識別技術抓拍行人闖紅燈，結果一天下來被發現闖紅燈次數最多的是珠海女子董小姐，日闖紅燈3000多次。寧波交警連夜研究抓捕方案，最后分析發現，原來是大巴車上的某掌握核心的產品廣告被錯誤識別了。

這家自稱掌握了核心的制造企業，雖然并非每個產品都賣座，但這樣的廣告詞確實也牢牢抓住了觀眾的眼球，簡單明了的廣告詞，使產品具備更加鮮明的標簽，形成了其獨特的品牌形象。

最近，又看到某汽車制造大廠，雖然業績不怎么樣，但其董事長的眼界之高令人欽佩。在股東會上，有股東詢問過去業績不佳，是否有興趣在無人駕駛技術上跟某民族品牌建立進一步合作關系時，這位董事長也毫不猶豫的回答到：

“不接受xx提供的無人駕駛整體解決方案，要將核心技術掌握在自己手中。“

至于這家公司是否真的掌握了核心技術，也許有讀者作為該公司的產品用戶，或汽車產業從業人員，或甚至是股東，可能比較清楚，小編比較菜，對這種核心技術不太了解。

但小編從這兩個案例發現了一個現象，核心技術無論對于公司而言，還是對于個人而言，都是非常有價值的關鍵特性。一個掌握了核心技術的開發者，必然是脫離了低級趣味的專業開發者，在紛繁復雜的互聯網時代面前，往往有更多機會凸顯自己的才華，進而獲得與自己實力相匹配的待遇水平。

毫無疑問，掌握C#的核心技術也同樣如此。那么，問題是，C#的核心技術有哪些呢?我們該如何掌握C#的核心技術呢?

C#的發展歷程

眾所周知，C#是由偉大的程序員之神Anders Hejlsberg為體現.NET技術的優勢而創造出來的一種優秀語言。說起Anders Hejlsberg雖然可能有的讀者不太熟悉，但說起他創造的幾種語言或編譯器，大家估計就并不陌生了。

例如他20歲時花了僅僅兩三周就開發出來了一種Pascal編譯器。之后他又開發出了Delphi，這是一種非常神奇的語言，在面向過程式開發方法的時代，Delphi能夠與VB獨占半邊天，其優秀之處顯然不是區區幾句話就能說清楚，聽說在當時，許多開發者都非常擅長使用其創造奇跡，例如今天的產品之神張小龍在30年前就曾經用其開發過foxmail，早期的wps據說也是使用Delphi開發出來的。

再后來，Anders加入了微軟，并為.NET設計了C#這樣一款優秀的語言。(當然，Anders并未止步于C#這樣的成就，在C#之后，他又改良了Javascript，并為其帶來了今天的“后端噩夢”TypeScript語言。)

2002年，C#隨.NET戰略一起發布，從一開始就被定位為.NET開發框架核心中的核心，直到今天，已經成為一種比較優秀的主流技術語言。這種語言吸收了其他語言的優勢，同時又基于.NET框架的特性實現了許多優雅的功能，今天的C#，不僅僅能夠用于傳統的面向對象開發，也同樣可以廣泛使用于函數式開發方法。對于初學者而言，如果學過Java和C++語言，上手也非常容易。

經過將近20年的發展，C#語言已經迭代了15個主要版本，從最早期的C#1.0到現在最新版的9.0，及10.0預覽版，共發布了6次正式版本發布，對于許多開發者而言，每一次版本升級也意味著又需要刷新技術面，著實是一種痛并快樂的過程。

回顧那么多個版本，你還記得哪些C#的“核心技術”給你帶來過開發效率的巨大提升么?

《C#的核心技術指南》中的核心技術

最近，我有幸閱讀了新出版的《C#8.0核心技術指南》，并在這篇文章中，我摘取了幾個C#相關的新特性和概念跟大家一起分享。當然由于C#實際上是.NET框架的主力語言，以下介紹的一些核心技術，可能實質上是.NET框架的核心技術，大家不用糾結這個問題。

C#9.0新特性

參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-9。

C#8.0的新特性

參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-8

C#可為空類型

3.1 可為空值類型

可為空值類型是針對基礎類型而言，例如Int?bool?double?這些基礎類型都是我們常用的可為空值類型，該類型出現得比較早，在C#2.0中就已經出現了可為空值類型。

檢查可為空值類型的實例

從C#7.0開始，可以使用is表達式對可為空值類型進行檢查，

int? a = 42; 
if (a is int valueOfA) 
{ 
    Console.WriteLine($"a is {valueOfA}"); 
} 
else 
{ 
    Console.WriteLine("a does not have a value"); 
} 
// Output: 
// a is 42 

當然，依然可以使用HasValue這種類型對可為空值類型進行檢查。

3.2 C#可為空引用類型

可為空值類型常用于數據庫的檢查中，可以通過該類型判斷對象是否為空，而可為空引用類型則恰好相反，可以一定程度上防止引用類型的值為空，避免引發 “未將對象引用添加到對象的實例”這樣的空指針異常。

該類型自C#8.0 引入，包括兩種方式“可為空引用類型”和“不可為空引用類型”，使你能夠對引用類型變量的屬性作出重要聲明 ：

• 引用不應為 null。當變量不應為 null 時，編譯器會強制執行規則，以確保在不首先檢查它們是否為 null 的情況下，取消引用這些變量是安全的：
• 必須將變量初始化為非 null 值。
• 變量永遠不能賦值為 null。
• 引用可為 null。當變量可以為 null 時，編譯器會強制執行不同的規則以確保你已正確檢查空引用：
• 只有當編譯器可以保證該值不為 null 時，才可以取消引用該變量。
• 這些變量可以使用默認的 null 值進行初始化，也可以在其他代碼中賦值為 null。類型為 Null 性

例如，在常用的語句中，我們可能這樣實現：

void foo(string？ s)=>Console.WriteLine(s.Length); 

一旦出現了string為空的情況，可能很容易就會引發空指針異常。

可為空上下文

可為空上下文可以對編譯器如何解釋引用類型變量進行精細控制。

可以使用 .csproj 文件中的 Nullable 元素為項目設置可為空注釋上下文和可為空警告上下文。此元素配置編譯器如何解釋類型的為 Null 性以及生成哪些警告。有效設置如下：

enable 

：“啟用”可為空注釋上下文。“啟用”可為空警告上下文。

引用類型的變量，例如 string 是“不可為空”。啟用所有為 Null 性警告。

warnings 

：“禁用”可為空注釋上下文。“啟用”可為空警告上下文。

引用類型的變量是“無視”。啟用所有為 Null 性警告。

annotations 

：“啟用”可為空注釋上下文。“禁用”可為空警告上下文。

引用類型的變量(例如字符串)不可為 null。禁用所有為 Null 性警告。

disable 

：“禁用”可為空注釋上下文。“禁用”可為空警告上下文。

引用類型的變量是“無視”，就像早期版本的 C# 一樣。禁用所有為 Null 性警告。

示例：

XML復制

<Nullable>enable</Nullable> 

你還可以使用指令在項目的任何位置設置這些相同的上下文：

• #nullable enable：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文設置為“已啟用”。
• #nullable disable：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文設置為“已禁用”。
• #nullable restore：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文還原到項目設置。
• #nullable disable warnings：將可為空警告上下文設置為“已禁用”。
• #nullable enable warnings：將可為空警告上下文設置為“已啟用”。
• #nullable restore warnings：將可為空警告上下文還原到項目設置。
• #nullable disable annotations：將可為空注釋上下文設置為“禁用”。
• #nullable enable annotations：將可為空注釋上下文設置為“啟用”。
• #nullable restore annotations：將注釋警告上下文還原到項目設置。

屬性模式

C#在7.0中引入了屬性模式，通過該模式，可以快速匹配對象的一個或多個屬性值。例如，我們可以使用這樣的示例快速匹配相關屬性值。

if (obj is string s && s.Length=4)  

除了這種屬性模式，還有一種是C#8.0中引入的模式，該模式主要用于switch語句的用法，使用起來也非常簡潔。

bool ShouldAllow(Url url)=>url switch   
{   
     {Scheme:"http",Port=80}=>true,   
     {Scheme:"https",port=443}=>true   
}   

屬性模式還支持嵌套，例如

bool ShouldAllow(Url url)=>url switch   
{  
     {Scheme:string{Length:4},Port=80}=>true,  
     {Scheme:"https",port=443}=>true  
}   

甚至支持使用when子句。例如：

{Scheme:"http",Port:80} when url.Host.Length<1000=>true,   

這樣的寫法可以使我們部分邏輯代碼變得更加精簡，看起來更有逼格。

屬性還提供了元組模式，位置模式兩種模式，元組模式提供了切換多個值的簡單機制，而位置模式則定義了使用對象的位置屬性作為匹配模式的方式。

以下是官方文檔關于位置模式的示例。

public readonly struct Point  
{  
    public int X { get; }  
    public int Y { get; }   
 
    public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y); 
 
    public void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y); 
} 
 
static string Classify(Point point) => point switch 
{ 
    (0, 0) => "Origin",   
    (1, 0) => "positive X basis end",  
    (0, 1) => "positive Y basis end",  
    _ => "Just a point",  
};  

不過，官方文檔并沒有介紹元組模式的示例，而《C#8.0核心技術指南》中介紹了該模式的用法，大家可以從書中獲取相關知識。

Json處理

過去，我們傾向于使用Json.NET來處理C#中的Json序列化問題，而現在，我們則可以依托官方庫Sytem.Text.Json來完成。(雖然我們有時可能不愿意用，但往后官方的許多方法會更多的依賴該庫來實現)。相比json.net，該官方庫的主要優點是更簡單、高效并且內存使用效率更高。

官方庫提供了如下幾種操作形式：

1、Utf8JsonReader：這是一種優化的前向Json讀取器，用于讀取Utf8編碼的Json文本。

2、Uft8JsonWriter：這是一種Json輸出器，可用于輸出Utf8編碼Json文本。

3、JsonDocument：該類型可以將Json數據解析為只讀的DOM，可以用類似于XMLDocument的方式操作延遲加載的JsonElement示例。同時，也可以用JsonDocument讀取對象，并使用Json寫入器對Json進行更新。

Span和Memory

Span和Memory是.NET 5中引入的新的結構體。是數組、字符串或任意連續的托管內存或非托管內存結構的底層抽象，其主要目的是進行特定的微優化，尤其是編寫需要盡可能降低內存分配(從而減輕垃圾回收器負載)的低內存分配代碼。

Span和Memory適用于各種性能熱點，例如Asp.NET CORE的處理流水線以及字節流的解析等操作常見，具有更佳的性能。Span 是在堆棧上分配的 引用結構[1] ，而不是在托管堆上分配的。

Span表示任意內存的連續區域。以下為官方文檔提供的示例：

// Create a span over an array. 
var array = new byte[100]; 
var arraySpan = new Span<byte>(array); 
 
byte data = 0; 
for (int ctr = 0; ctr < arraySpan.Length; ctr++) 
    arraySpan[ctr] = data++; 
 
int arraySum = 0; 
foreach (var value in array) 
    arraySum += value; 
 
Console.WriteLine($"The sum is {arraySum}"); 
// Output:  The sum is 4950 

由于 Span 是任意內存塊的抽象，因此 Span 具有參數的類型和方法的方法將 Span 在任何對象上操作， Span 而不考慮它所封裝的內存類型。

Span 包含方法的兩個重載 Slice[2] ，該方法構成從指定索引處開始的當前范圍的切片。這樣一來，就可以將中的數據 Span 作為一組邏輯塊進行處理，數據處理管道的部分可以按需處理這些數據塊，并對性能的影響最小。例如，由于新式服務器協議通?；谖谋?，因此字符串和子字符串的操作非常重要。

可以使用或刪除此分配和復制操作 Span ReadOnlySpan[3] ，如下面的示例所示：

using System; 
 
class Program 
{ 
    static void Main() 
    { 
        string contentLength = "Content-Length: 132"; 
        var length = GetContentLength(contentLength.ToCharArray());     
        Console.WriteLine($"Content length: {length}");  
    } 
 
    private static int GetContentLength(ReadOnlySpan<char> span) 
    { 
        var slice = span.Slice(16); 
        return int.Parse(slice);     
    } 
} 
// Output: 
//      Content length: 132 

結語

由于時間關系，本文僅對部分內容進行了簡單整理，尚不足以對C#核心技術進行總結，而最適合深度了解C#核心技術的方式，除了通過官方學習網站來了解，可能就是獲得一本深度介紹C#核心技術的書籍，跟著作者的節奏來接觸相關知識體系，了解相關代碼，并手把手的練上一練。

而雖然市場上目前介紹C#相關技術書籍比較多，我比較推薦機械工業出版社華章IT出版的這本《C#8核心技術指南》。作者的介紹也提到，這本書將回答你在C#8.0或.NET CORE學習過程中遇到的各種問題，該書圍繞概念和用例進行組織，不但為中高級程序員提供了簡明的C#和.NET知識體系，還進行了一系列深度探索。

雖然目前最新的C#已經刷新到10.0預覽版，但翻譯書的出版速度可能并沒有那么快，即使是C#9.0，也最快要到明年出版，所以這本《C#8核心技術指南》算是市場上介紹C#8最成熟、最系統的的書籍。