C#13和 .NET9高級解析：.NET高手必備技能
概述
隨著 C# 13 和 .NET 9 的發布，現代應用程序的開發變得更加高效和便捷。本文將深入探討 C# 13 和 .NET 9 的高級功能，并通過復雜代碼示例展示如何在大型應用中利用這些特性實現最佳性能。
模式匹配增強
C# 13 引入了新的模式，例如列表模式（List Patterns），支持對集合進行強大的解構和匹配。這些模式使代碼更加簡潔、可讀且高效。
示例：復雜列表模式匹配
假設你需要處理復雜的嵌套列表結構，并根據特定條件匹配和轉換元素：
public static string MatchComplexPattern(List<int> numbers)
{
return numbers switch
{
[0, .., > 5] => "Starts with 0 and ends with a number greater than 5",
[1, 2, 3, .. var rest] when rest.Contains(4) => "Starts with 1, 2, 3 and contains a 4 in the remaining list",
_ => "No match found"
};
}解釋：
- [0, .., > 5] 匹配以 0 開頭并以大于 5 的數字結尾的列表。
- [1, 2, 3, .. var rest] 解構列表，檢查是否以 1, 2, 3 開頭并在剩余部分包含 4。
接口中的靜態抽象成員
C# 13 允許接口定義靜態成員，這提升了多態性和泛型編程能力，要求繼承類型實現這些靜態成員。
示例：使用靜態抽象成員實現泛型運算
構建一個支持不同類型靜態運算的泛型計算庫：
public interface ICalculable<T> where T : ICalculable<T>
{
static abstract T Add(T a, T b);
static abstract T Subtract(T a, T b);
}
public struct ComplexNumber : ICalculable<ComplexNumber>
{
public double Real { get; }
public double Imaginary { get; }
public ComplexNumber(double real, double imaginary) => (Real, Imaginary) = (real, imaginary);
public static ComplexNumber Add(ComplexNumber a, ComplexNumber b) =>
new ComplexNumber(a.Real + b.Real, a.Imaginary + b.Imaginary);
public static ComplexNumber Subtract(ComplexNumber a, ComplexNumber b) =>
new ComplexNumber(a.Real - b.Real, a.Imaginary - b.Imaginary);
}關鍵點：
- ICalculable<T> 提供靜態抽象方法，用于實現加法和減法操作。
- ComplexNumber 類型實現了這些操作，從而支持對復數的泛型計算。
C# 13 對集合的改進
.NET 9 對集合進行了多項優化，尤其是在不可變集合和高效迭代方面，大幅減少了處理大數據集或高并發場景的開銷。
示例：多線程中的不可變數組操作
通過優化后的不可變數組，降低多線程程序中的爭用：
using System.Collections.Immutable;
var numbers = ImmutableArray.CreateRange(Enumerable.Range(1, 1000000));
// 使用并行處理計算平方數
var squares = numbers.AsParallel().Select(x => x * x).ToImmutableArray();
// 輸出前十個平方數
Console.WriteLine(string.Join(", ", squares.Take(10)));效果：優化后的 ImmutableArray 支持高效的并發操作，即使在處理大規模集合時，也能將開銷降至最低。
使用 Source Generators 生成編譯時代碼
.NET 9 支持通過 Source Generators 在編譯時生成代碼，幫助減少樣板代碼，例如數據傳輸對象（DTO）和領域實體的樣板代碼。
示例：為 DTO 生成代碼
通過標記 AutoDto 屬性自動生成通用代碼：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, Inherited = false)]
public sealed class AutoDtoAttribute : Attribute { }
public class AutoDtoGenerator : ISourceGenerator
{
public void Initialize(GeneratorInitializationContext context) { }
public void Execute(GeneratorExecutionContext context)
{
// 找到標記 [AutoDto] 的類并注入成員
}
}優勢：
- 自動生成 Equals、ToString 等通用成員，提高代碼一致性，降低維護成本。
改進的異步流處理
.NET 9 對異步流進行了改進，尤其適用于實時應用程序中的數據處理。
示例：從外部 API 流式讀取數據
以下代碼演示了如何邊讀取邊處理 HTTP 流數據：
public static async IAsyncEnumerable<string?> FetchDataAsync(string apiUrlAddress)
{
using var httpClient = new HttpClient();
using var response = await httpClient.GetAsync(apiUrlAddress, HttpCompletionOption.ResponseHeadersRead);
response.EnsureSuccessStatusCode();
using var stream = await response.Content.ReadAsStreamAsync();
using var reader = new StreamReader(stream);
while (!reader.EndOfStream)
{
yield return await reader.ReadLineAsync();
}
}
public static async Task ProcessDataAsync(string apiUrlAddress)
{
await foreach (var line in FetchDataAsync(apiUrlAddress))
{
Console.WriteLine(line);
}
}優勢：通過異步流逐行讀取 HTTP 響應，在處理大數據或持續流式數據時表現出色。
原生 AOT 編譯
.NET 9 引入了原生 AOT（Ahead-of-Time Compilation），將 .NET 代碼編譯為獨立的自包含二進制文件，適合高性能場景。
示例：為控制臺應用配置原生 AOT
在項目文件中設置 PublishAot 屬性：
<PropertyGroup>
<PublishAot>true</PublishAot>
</PropertyGroup>通過以下命令發布應用程序：
dotnet publish -c Release -r win-x64 --self-contained總結
C# 13 和 .NET 9 為專業開發者提供了構建高性能、可維護和高效應用的強大工具。從增強的模式匹配和靜態抽象成員到優化的集合處理、異步流以及原生 AOT，這些功能將大大提高開發效率。
譯文：c-sharpcorner.com/article/advanced-c-sharp-13-and-net-9-features-for-expert-net-engineers/
