C# 图解教程 第5版 —— 第25章 反射和特性

25.1 元数据和反射

? 有些程序处理的数据不是数字、文本或图形，而是关于程序和程序类型的信息。

• 有关程序及其类型的数据被称为元数据，保存在程序的程序集中。

• 程序运行时，可以查看其他程序集或其本身的元数据。这种行为叫做反射。

• 要使用反射，必须使用 System.Reflection 命名空间。

25.2 Type 类

? BCL 声明了一个 Type 抽象类（不能有实例），用来包含类型的特征，获取程序使用的类型信息。

? 在运行时，CLR 创建从 Type 派生的类（RuntimeType）的实例，包含类型信息。访问这些实例时，CLR 不会返回派生类的引用，而是返回 Type 类的引用。方便起见，本章将引用指向的对象称为 Type 类型的对象。

• 程序中用到的每一个类型，CLR 都会创建一个包含这个类型信息的 Type 类型对象。
• 同一类型的所有实例只被一个 type 对象关联。

图25.1 对于程序中使用的每个类型，CLR 都会实例化 Type 类型的对象

? 表 25.1 列出了 Type 类中常用的成员。

表25.1 System.Type 类的部分成员

25.3 获取 Type 对象

使用 GetType 方法

? object 类型包含方法 GetType，返回示例的 Type 对象引用。由于每个类型都是由 object 派生的，因此可以在任何类型对象上使用 GetType 方法。

使用 typeof 运算符

? 提供类型名作为操作数，typeof 就会返回 Type 对象的引用。

25.4 什么是特性

? 特性是一种允许向程序集添加元数据的语言结构，用于保存程序结构信息的特殊类型。

• 将应用了特性的程序结构称为目标。
• 设计用来获取和使用元数据的程序称为特性的消费者。
• .NET 预定义了许多特性，也可以自己声明自定义特性。

图25.2 创建和使用特性的相关组件

• 在源代码中将特性应用于程序结构。
• 编译器获取源代码并从特性产生元数据，之后将元数据放到程序集中。
• 消费者程序可以获取特性的元数据以及程序中其他组件的元数据。即，编译器同时生产和消费特性。
• 特性名使用 Pascal 命名法并以 Attribute 后缀结尾。

25.5 应用特性

• 通过在结构前防止特性片段来应用特性。
• 特性片段由方括号包围特性名和参数列表（可有可无）构成。
• 大多数特性只应用于直接跟随在一个或多个特性片段后的结构。
• 引用了特性的结构称为被特性装饰（decorated 或 adorned）。

25.6 预定义的保留特性

25.6.1 Obsolete 特性

? 使用 Obsolete 特性将程序结构标注为“过时”，并可以提供相关的警告信息。

? 程序可以正常运行，但是编译器会产生一条警告信息：

? 另外，可以通过改变第二个参数为 true，将代码标记为错误而不是警告。

25.6.2 Conditional 特性

? Conditional 特性允许包括或排斥指定方法的所有调用，使用该特性时，需要将一个编译符号作为参数。

• 如果定义了编译符号，则编译器会包含所有调用这个方法的代码。
• 如果没有定义编译符号，编译器将忽略代码中这个方法的所有调用。
• 方法本身的 CIL 代码会包含在程序集中，只是调用时会被忽略。
• 除了应用在方法上，Conditional 特性还可以引用在类上，这里不做介绍。

? Conditional 特性应用的方法必须满足以下条件：

1. 必须是类或结构体的方法。
2. 必须为 void 方法。
3. 不能被声明为 override，但可以是 virtual。
4. 不能是接口方法的实现。

? 当编译器编译上述代码时，会检查是否定义了编译符号 DoTrace。

• 若定义，则编译器和往常一样包含这些方法的调用。
• 若未定义，则编译器不会输出任何对 TraceMessage 的任何调用代码。

25.6.3 调用者信息特性

? 利用调用者信息特性可以访问文件路径、代码行数、调用成员的名称等源代码信息。

• 这三个特性分别为：
  1. CallerFilePath。
  2. CallerLineNumber。
  3. CallerMemberName。
• 上述特性只能用于方法中的可选参数。

25.6.4 DebuggerStepThrough 特性

? DebuggerStepThrough 特性告诉调试器在执行目标代码时不要进入该方法调试。

• 该特性位于 Sustem.Diagnostics 命名空间。
• 该特性可用于类、结构、构造函数、方法或访问器。

25.6.5 其他预定义特性

表25.2 .NET 中定义的重要特性

25.7 关于应用特性的更多内容

25.7.1 多个特性

? 可以为单个结构应用多个特性。

• 多个特性可以使用下面任何一种格式列出：
  • 独立的特性片段。
  • 单个特性片段，特性之间使用逗号分隔。
• 可以以任何次序列出特性。

25.7.2 其他类型的目标

? 可以将特性应用到其他程序结构，并可以显示地标注特性。

表25.3 特性目标

25.7.3 全局特性

? 可以使用 assembly 和 module 目标名称来使用显式目标说明符将特性设置在程序集或模块级别。

• 程序集级别的特性必须防止在任何命名空间之外，并且通常放置在 AssemblyInfo.cs 文件中。
• AssemblyInfo.cs 文件通常包含有关公司、产品以及版权信息的元数据。

25.8 自定义特性

? 特性只是一种特殊的类：

• 用户自定义的特性类称为自定义特性。
• 所有特性类都派生自 System.Atrribute。

25.8.1 声明自定义特性

• 声明一个自定义特性，需要做如下工作：
  • 声明一个派生自 System.Attribute 的类。
  • 起一个以后缀 Attribute 结尾的名称。
• 安全起见，建议声明的特性类为 sealed。
• 由于特性持有目标的信息，所有特性类的公有成员只能是：
  • 字段。
  • 属性。
  • 构造函数。

25.8.2 使用特性的构造函数

? 每个特性必须至少有一个公共构造函数。

• 和其他类一样，如果不声明构造函数，编译器会产生一个隐式公共无参的构造函数。
• 特性的构造函数和其他构造函数一样，可以被重载。
• 声明构造函数时必须使用类全名，包括后缀。只可以在应用特性时使用短名称。

25.8.3 指定构造函数

? 在为目标应用特性时，其实在指定应该使用哪个构造函数来创建特性实例。

• 应用特性时，构造函数的实参必须在编译时就能确定值。
• 如果应用的特性构造函数没有参数，可以省略圆括号。

25.8.4 使用构造函数

? 和其他类一样，不能显式调用构造函数。特性的实例被创建后，只有特性的消费者访问特性时才能调用构造函数。因此，应用一个特性是一条声明语句，只决定使用哪个构造函数创建特性，而不会当即创建特性。

• 命令语句的意义是：“在这里创建新的类”。
• 声明语句的意义是：“这个特性和这个目标相关联，如果需要创建特性，则使用这个构造函数”。

图25.3 比较构造函数的使用

25.8.5 构造函数中的位置参数和命名参数

? 与普通类的方法和构造函数蕾西，特性的构造函数同样可以使用位置参数和命名参数，且位置参数必须放在命名参数之前。

25.8.6 限制特性的使用

? 使用预定义特性 AttributeUsage 来限制自定义特性的使用范围。

? AttributeUsage 有 3 个重要的公有属性，如表 25.4 所示。

表25.4 AttributeUsage 的公有属性

AttributeUsage 的构造函数

? AttributeUsage 的构造函数接受单个位置参数，该参数设置 ValidOn 属性，指定可使用特性的目标类型。

? 可接受的目标类型是 AttributeTargets 枚举的成员，枚举的所有成员如表 25.5 所示。

表25.5 AttributeTargets 枚举的成员

? 下面示例中的 MyAttribute 只能应用在类上，却不会被应用它的类的派生类继承。

25.8.7 自定义特性的最佳实践

? 建议参考如下示例编写自定义特性：

1. 特性类应明确表示目标结构的某种状态。
2. 除了属性外，不要实现共有方法或其他函数成员。
3. 为了更安全，将特性类声明为 sealed。
4. 在特性声明中使用 AttributeUsage 来显式指定特性目标组。

25.9 访问特性

? 使用 Type 对象的方法来获取自定义特性。

25.9.1 使用 IsDefined 方法

• 第一个参数接受需要检查的特性的 Type 对象。
• 第二个参数为 bool 类型，指示是否搜索 MyClass 继承树来查找该特性。

25.9.2 使用 GetCustomAttributes 方法

• 实际返回的对象是 object 数组，因此必须将其强制转换为相应的特性类型。
• 布尔参数指定是否搜索继承树来查找特性。

• 调用 GetCustomAttributes 方法后，每个与目标关联的特性示例就会被创建。