如何掌握C#的核心技術(shù)?
如何掌握C#的核心技術(shù)
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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(shù)抓拍行人闖紅燈，結(jié)果一天下來被發(fā)現(xiàn)闖紅燈次數(shù)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(fā)現(xiàn)，原來是大巴車上的某掌握核心的產(chǎn)品廣告被錯誤識別了。
這家自稱掌握了核心的制造企業(yè)，雖然并非每個產(chǎn)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(chǎn)品具備更加鮮明的標(biāo)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(yè)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(yè)績不佳，是否有興趣在無人駕駛技術(shù)上跟某民族品牌建立進一步合作關(guān)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(shù)掌握在自己手中。“
至于這家公司是否真的掌握了核心技術(shù)，也許有讀者作為該公司的產(chǎn)品用戶，或汽車產(chǎn)業(yè)從業(yè)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(shù)不太了解。
但小編從這兩個案例發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象，核心技術(shù)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(guān)鍵特性。一個掌握了核心技術(shù)的開發(fā)者，必然是脫離了低級趣味的專業(yè)開發(fā)者，在紛繁復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)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(shù)也同樣如此。那么，問題是，C#的核心技術(shù)有哪些呢？我們該如何掌握C#的核心技術(shù)呢？
C#的發(fā)展歷程
眾所周知，C#是由偉大的程序員之神Anders Hejlsberg為體現(xiàn).NET技術(shù)的優(yōu)勢而創(chuàng)造出來的一種優(yōu)秀語言。說起Anders Hejlsberg雖然可能有的讀者不太熟悉，但說起他創(chuàng)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(fā)出來了一種Pascal編譯器。之后他又開發(fā)出了Delphi，這是一種非常神奇的語言，在面向過程式開發(fā)方法的時代，Delphi能夠與VB獨占半邊天，其優(yōu)秀之處顯然不是區(qū)區(qū)幾句話就能說清楚，聽說在當(dāng)時，許多開發(fā)者都非常擅長使用其創(chuàng)造奇跡，例如今天的產(chǎn)品之神張小龍在30年前就曾經(jīng)用其開發(fā)過foxmail，早期的wps據(jù)說也是使用Delphi開發(fā)出來的。
再后來，Anders加入了微軟，并為.NET設(shè)計了C#這樣一款優(yōu)秀的語言。（當(dāng)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(zhàn)略一起發(fā)布，從一開始就被定位為.NET開發(fā)框架核心中的核心，直到今天，已經(jīng)成為一種比較優(yōu)秀的主流技術(shù)語言。這種語言吸收了其他語言的優(yōu)勢，同時又基于.NET框架的特性實現(xiàn)了許多優(yōu)雅的功能，今天的C#，不僅僅能夠用于傳統(tǒng)的面向?qū)ο箝_發(fā)，也同樣可以廣泛使用于函數(shù)式開發(fā)方法。對于初學(xué)者而言，如果學(xué)過Java和C++語言，上手也非常容易。
經(jīng)過將近20年的發(fā)展，C#語言已經(jīng)迭代了15個主要版本，從最早期的C#1.0到現(xiàn)在最新版的9.0，及10.0預(yù)覽版，共發(fā)布了6次正式版本發(fā)布，對于許多開發(fā)者而言，每一次版本升級也意味著又需要刷新技術(shù)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(shù)”給你帶來過開發(fā)效率的巨大提升么？
《C#的核心技術(shù)指南》中的核心技術(shù)
最近，我有幸閱讀了新出版的《C#8.0核心技術(shù)指南》，并在這篇文章中，我摘取了幾個C#相關(guān)的新特性和概念跟大家一起分享。當(dāng)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(shù)，可能實質(zhì)上是.NET框架的核心技術(shù)，大家不用糾結(jié)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(chǔ)類型而言，例如Int？bool？double？這些基礎(chǔ)類型都是我們常用的可為空值類型，該類型出現(xiàn)得比較早，在C#2.0中就已經(jīng)出現(xiàn)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(dāng)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(shù)據(jù)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(fā) “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?qū)σ妙愋妥兞康膶傩宰鞒鲋匾暶?：
?引用不應(yīng)為 null。當(dāng)變量不應(yīng)為 null 時，編譯器會強制執(zhí)行規(guī)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(yuǎn)不能賦值為 null。?引用可為 null。當(dāng)變量可以為 null 時，編譯器會強制執(zhí)行不同的規(guī)則以確保你已正確檢查空引用：?只有當(dāng)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(rèn)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(xiàn)：
void foo(string？ s)=>Console.WriteLine(s.Length);一旦出現(xiàn)了string為空的情況，可能很容易就會引發(fā)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(xì)控制。
可以使用 .csproj 文件中的 Nullable 元素為項目設(shè)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(shè)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(fù)制
<Nullable>enable</Nullable>你還可以使用指令在項目的任何位置設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置。?#nullable disable warnings：將可為空警告上下文設(shè)置為“已禁用”。?#nullable enable warnings：將可為空警告上下文設(shè)置為“已啟用”。?#nullable restore warnings：將可為空警告上下文還原到項目設(shè)置。?#nullable disable annotations：將可為空注釋上下文設(shè)置為“禁用”。?#nullable enable annotations：將可為空注釋上下文設(shè)置為“啟用”。?#nullable restore annotations：將注釋警告上下文還原到項目設(shè)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(guān)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(guān)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(shù)指南》中介紹了該模式的用法，大家可以從書中獲取相關(guān)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(xiàn)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(xiàn)）。相比json.net，該官方庫的主要優(yōu)點是更簡單、高效并且內(nèi)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(yōu)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(shù)據(jù)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
SpanSpan<T> 是在堆棧上分配的 引用結(jié)構(gòu)[1] ，而不是在托管堆上分配的。
Span<T>表示任意內(nèi)存的連續(xù)區(qū)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<T> 是任意內(nèi)存塊的抽象，因此 Span<T> 具有參數(shù)的類型和方法的方法將 Span<T> 在任何對象上操作， Span<T> 而不考慮它所封裝的內(nèi)存類型。
Span<T> 包含方法的兩個重載 Slice[2] ，該方法構(gòu)成從指定索引處開始的當(dāng)前范圍的切片。這樣一來，就可以將中的數(shù)據(jù) Span<T> 作為一組邏輯塊進行處理，數(shù)據(jù)處理管道的部分可以按需處理這些數(shù)據(jù)塊，并對性能的影響最小。例如，由于新式服務(wù)器協(xié)議通常基于文本，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(fù)制操作 Span<T> 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(jié)語
由于時間關(guān)系，本文僅對部分內(nèi)容進行了簡單整理，尚不足以對C#核心技術(shù)進行總結(jié)，而最適合深度了解C#核心技術(shù)的方式，除了通過官方學(xué)習(xí)網(wǎng)站來了解，可能就是獲得一本深度介紹C#核心技術(shù)的書籍，跟著作者的節(jié)奏來接觸相關(guān)知識體系，了解相關(guān)代碼，并手把手的練上一練。
而雖然市場上目前介紹C#相關(guān)技術(shù)書籍比較多，我比較推薦機械工業(yè)出版社華章IT出版的這本《C#8核心技術(shù)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(xué)習(xí)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(jīng)刷新到10.0預(yù)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(shù)指南》算是市場上介紹C#8最成熟、最系統(tǒng)的的書籍。
References
[1] 引用結(jié)構(gòu): https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/struct#ref-struct[2] Slice: https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.span-1.slice?view=net-5.0[3] ReadOnlySpan: https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.readonlyspan-1?view=net-5.0
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