C#中逆變的實際應(yīng)用場景詳解

第C#中逆變的實際應(yīng)用場景詳解目錄前言協(xié)變的應(yīng)用場景逆變的應(yīng)用場景討論總結(jié)

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(guān)于逆變的具體應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(guān)于協(xié)變的應(yīng)用場景。

其中最常見的應(yīng)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IEnumerableT類型。

classProgram

publicstaticvoidSave(IEnumerableAnimalanimals)

//TODO

publicclassAnimal{}

IEnumerableT中的T就是標記了代表協(xié)變的關(guān)鍵字out

namespaceSystem.Collections.Generic

publicinterfaceIEnumerableoutT:IEnumerable

IEnumeratorTGetEnumerator();

}

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IEnumerableAnimal、ListAnimal、Animal[]類型的參數(shù)，

還可以傳入IEnumerableDog、ListDog、Dog[]等其他繼承自IEnumerableAnimal類型的參數(shù)。

這樣，方法的兼容性會更強。

classProgram

publicstaticvoidSave(IEnumerableAnimalanimals)

//TODO

staticvoidMain(string[]args)

varanimalList=newListAnimal

varanimalArray=newAnimal[]{};

vardogList=newListDog

vardogArray=newDog[]{};

Save(animalList);

Save(animalArray);

Save(dogList);

Save(dogArray);

publicclassAnimal{}

publicclassDog:Animal{}

逆變的應(yīng)用場景

提起逆變，可能大家見過類似下面這段代碼：

classProgram

staticvoidMain(string[]args)

IComparerAnimalanimalComparer=newAnimalComparer();

IComparerDogdogComparer=animalComparer;//將IComparerAnimal賦值給IComparerDog

publicclassAnimalComparer:IComparerAnimal

//省略具體實現(xiàn)

}

IComparerT中的T就是標記了代表逆變的關(guān)鍵字in

namespaceSystem.Collections.Generic

publicinterfaceIComparerinT

intCompare(Tx,Ty);

}

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(yīng)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(shè)我們需要保存各種基礎(chǔ)資料，根據(jù)需求我們定義了對應(yīng)的接口，以及完成了對應(yīng)接口的實現(xiàn)。這里假設(shè)Animal與Human就是其中的兩種基礎(chǔ)資料類型。

publicinterfaceIAnimalService

voidSave(Animalentity);

publicinterfaceIHumanService

voidSave(Humanentity);

publicclassAnimalService:IAnimalService

publicvoidSave(Animalentity)

//TODO

publicclassHumanService:IHumanService

publicvoidSave(Humanentity)

//TODO

publicclassAnimal{}

publicclassHuman{}

現(xiàn)在增加一個批量保存基礎(chǔ)資料的功能，并且實時返回保存進度。

publicclassBatchSaveService

privatestaticreadonlyIAnimalService_animalSvc;

privatestaticreadonlyIHumanService_humanSvc;

//省略依賴注入代碼

publicvoidBatchSaveAnimal(IEnumerableAnimalentities)

foreach(varanimalinentities)

_animalSvc.Save(animal);

//省略監(jiān)聽進度代碼

publicvoidBatchSaveHuman(IEnumerableHumanentities)

foreach(varhumaninentities)

_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(chǔ)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(fù)用，我們需要抽象出一個保存基礎(chǔ)資料的接口ISaveT。

使IAnimalService、IHumanService繼承ISaveT，將泛型T分別定義為Animal、Human

publicinterfaceISaveT

voidSave(Tentity);

publicinterfaceIAnimalService:ISaveAnimal{}

publicinterfaceIHumanService:ISaveHuman{}

這樣，就可以將BatchSaveAnimal()和BatchSaveHuman()合并為一個BatchSaveT()

publicclassBatchSaveService

privatestaticreadonlyIServiceProvider_svcProvider;

//省略依賴注入代碼

publicvoidBatchSaveT(IEnumerableTentities)

ISaveTservice=_svcProvider.GetRequiredServiceISaveT();//GetRequiredService()會在無對應(yīng)接口實現(xiàn)時拋出錯誤

foreach(Tentityinentities)

service.Save(entity);

//省略監(jiān)聽進度代碼

}

重構(gòu)后的代碼達到了可復(fù)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(gòu)后的BatchSaveT()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)ISaveDog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。

staticvoidMain(string[]args)

ListHumanhumans=new(){newHuman()};

ListAnimalanimals=new(){newAnimal()};

ListDogdogs=new(){newDog()};

varsaveSvc=newBatchSaveService();

saveSvc.BatchSave(humans);

saveSvc.BatchSave(animals);

saveSvc.BatchSave(dogs);//由于沒有實現(xiàn)ISaveDog接口，因此代碼運行時會報錯

}

在T為Dog時，要想獲取ISaveAnimal這個不相關(guān)的服務(wù)，我們可以從IServiceCollection服務(wù)集合中去找。

雖然我們拿到了注冊的所有服務(wù)，但如何才能在T為Dog類型時，拿到對應(yīng)的ISaveAnimal服務(wù)呢？

這時，逆變就派上用場了，我們將接口ISaveT加上關(guān)鍵字in后，就可以將ISaveAnimal分配給ISaveDog

publicinterfaceISaveinT//加上關(guān)鍵字in

voidSave(Tentity);

publicclassBatchSaveService

privatestaticreadonlyIServiceProvider_svcProvider;

privatestaticreadonlyIServiceCollection_svcCollection;

//省略依賴注入代碼

publicvoidBatchSaveT(IEnumerableTentities)

//假設(shè)T為Dog，只有在ISaveT接口標記為逆變時，

//typeof(ISaveAnimal).IsAssignableTo(typeof(ISaveDog))，才會是true

TypeserviceType=_svcCollection.Single(x=x.ServiceType.IsAssignableTo(typeof(ISaveT))).ServiceType;

ISaveTservice=_svcProvider.GetRequiredService(serviceType)asISaveT//ISaveAnimalasISaveDog

foreach(Tentityinentities)

service.Save(entity);

//省略監(jiān)聽進度代碼

}

現(xiàn)在BatchSaveT()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(shè)置過多的泛型參數(shù)，只需要傳入對應(yīng)的參數(shù)變量即可。

缺點：如果傳入的參數(shù)沒有對應(yīng)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ISaveDog接口，那代碼運行到第16行時會得到ISaveDog和ISaveAnimal兩個結(jié)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(gòu)成下面這樣

publicclassBatchSaveService

privatestaticreadonlyIServiceProvider_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(wù)的Save()

//并約定TService:ISaveT

publicvoidBatchSaveTService,T(IEnumerableTentities)whereTService:ISaveT

ISaveTservice=_svcProvider.GetServiceTService

foreach(Tentityinentities)

service.Save(entity);

//省略監(jiān)聽進度代碼

classProgram

staticvoidMain(string[]args)

ListHumanhumans=new(){newHuman()};

ListAnimalanimals=new(){newAnimal()};

ListDogdogs=new(){newDog()};

varsaveSvc=newBatchSaveService();

saveSvc.BatchSaveIHumanServ