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C# 好代碼學(xué)習(xí)筆記(1):文件操作、讀取文件、Debug/Trace 類、Conditional條件編譯、CLS

 路人甲Java 2021-03-10

目錄:

1,文件操作

2,Debug、Trace類

3,條件編譯

4,MethodImpl 特性

5,CLSComplianAttribute

6,必要時(shí)自定義類型別名

最近在閱讀 .NET Core Runtime 的源碼,參考大佬的代碼,學(xué)習(xí)編寫技巧和提高代碼水平。學(xué)習(xí)過程中將學(xué)習(xí)心得和值得應(yīng)用到項(xiàng)目中的代碼片段記錄下來,供日后查閱。

1,文件操作

這段代碼在 System.Private.CoreLib 下,對 System.IO.File 中的代碼進(jìn)行精簡,供 CLR 使用。

當(dāng)使用文件時(shí),要提前判斷文件路徑是否存在,日常項(xiàng)目中要使用到文件的地方應(yīng)該不少,可以統(tǒng)一一個(gè)判斷文件是否存在的方法:

        public static bool Exists(string? path)
        {
            try
            {
                // 可以將 string? 改成 string
                if (path == null)
                    return false;
                if (path.Length == 0)
                    return false;

                path = Path.GetFullPath(path);

                // After normalizing, check whether path ends in directory separator.
                // Otherwise, FillAttributeInfo removes it and we may return a false positive.
                // GetFullPath should never return null
                Debug.Assert(path != null, "File.Exists: GetFullPath returned null");
                if (path.Length > 0 && PathInternal.IsDirectorySeparator(path[^1]))
                {
                    return false;
                }

                return InternalExists(path);
            }
            catch (ArgumentException) { }
            catch (NotSupportedException) { } // Security can throw this on ":"
            catch (SecurityException) { }
            catch (IOException) { }
            catch (UnauthorizedAccessException) { }

            return false;
        }

建議項(xiàng)目中對路徑進(jìn)行最終處理的時(shí)候,都轉(zhuǎn)換為絕對路徑:

Path.GetFullPath(path)

當(dāng)然,相對路徑會被 .NET 正確識別,但是對于運(yùn)維排查問題和各方面考慮,絕對路徑容易定位具體位置和排錯(cuò)。

在編寫代碼時(shí),使用相對路徑,不要寫死,提高靈活性;在運(yùn)行階段將其轉(zhuǎn)為絕對路徑;

上面的 NotSupportedException 等異常是操作文件中可能出現(xiàn)的各種異常情況,對于跨平臺應(yīng)用來說,這些異常可能都是很常見的,提前將其異常類型識別處理,可以優(yōu)化文件處理邏輯以及便于篩查處理錯(cuò)誤。

2,讀取文件

這段代碼在 System.Private.CoreLib 中。

有個(gè)讀取文件轉(zhuǎn)換為 byte[] 的方法如下:

        public static byte[] ReadAllBytes(string path)
        {
            // bufferSize == 1 used to avoid unnecessary buffer in FileStream
            using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, bufferSize: 1))
            {
                long fileLength = fs.Length;
                if (fileLength > int.MaxValue)
                    throw new IOException(SR.IO_FileTooLong2GB);

                int index = 0;
                int count = (int)fileLength;
                byte[] bytes = new byte[count];
                while (count > 0)
                {
                    int n = fs.Read(bytes, index, count);
                    if (n == 0)
                        throw Error.GetEndOfFile();
                    index += n;
                    count -= n;
                }
                return bytes;
            }
        }

可以看到 FileStream 的使用,如果單純是讀取文件內(nèi)容,可以參考里面的代碼:

        FileStream fs = new FileStream(path, 
                                       FileMode.Open, 
                                       FileAccess.Read, 
                                       FileShare.Read, 
                                       bufferSize: 1)

上面的代碼同樣也存在 File.ReadAllBytes 與之對應(yīng), File.ReadAllBytes 內(nèi)部是使用 InternalReadAllBytes 來處理文檔讀?。?/p>

        private static byte[] InternalReadAllBytes(String path, bool checkHost)
        {
            byte[] bytes;
            // 此 FileStream 的構(gòu)造函數(shù)不是 public ,開發(fā)者不能使用
            using(FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, 
                FileStream.DefaultBufferSize, FileOptions.None, Path.GetFileName(path), false, false, checkHost)) {
                // Do a blocking read
                int index = 0;
                long fileLength = fs.Length;
                if (fileLength > Int32.MaxValue)
                    throw new IOException(Environment.GetResourceString("IO.IO_FileTooLong2GB"));
                int count = (int) fileLength;
                bytes = new byte[count];
                while(count > 0) {
                    int n = fs.Read(bytes, index, count);
                    if (n == 0)
                        __Error.EndOfFile();
                    index += n;
                    count -= n;
                }
            }
            return bytes;
        }

這段說明我們可以放心使用 File 靜態(tài)類中的函數(shù),因?yàn)槔锩嬉呀?jīng)處理好一些邏輯了,并且自動釋放文件。

如果我們手動 new FileStream ,則要判斷一些情況,以免使用時(shí)報(bào)錯(cuò),最好參考一下上面的代碼。

.NET 文件流緩存大小默認(rèn)是 4096 字節(jié):

internal const int DefaultBufferSize = 4096;

這段代碼在 File 類中定義,開發(fā)者不能設(shè)置緩存塊的大小,大多數(shù)情況下,4k 是最優(yōu)的塊大小。

ReadAllBytes 的文件大小上限是 2 GB。

3,Debug 、Trace類

這兩個(gè)類的命名空間為 System.Diagnostics,Debug 、Trace 提供一組有助于調(diào)試代碼的方法和屬性。

Debug 中的所有函數(shù)都不會在 Release 中有效,并且所有輸出流不會在控制臺顯示,必須注冊偵聽器才能讀取這些流

Debug 可以打印調(diào)試信息并使用斷言檢查邏輯,使代碼更可靠,而不會影響發(fā)運(yùn)產(chǎn)品的性能和代碼大小。

這類輸出方法有 Write 、WriteLine 、 WriteIf 和 WriteLineIf 等,這里輸出不會直接打印到控制臺。

如需將調(diào)試信息打印到控制臺,可以注冊偵聽器:

ConsoleTraceListener console = new ConsoleTraceListener();
Trace.Listeners.Add(console);

注意, .NET Core 2.x 以上 Debug 沒有 Listeners ,因?yàn)?Debug 使用的是 Trace 的偵聽器。

我們可以給 Trace.Listeners 注冊偵聽器,這樣相對于 Debug 等效設(shè)置偵聽器。

        Trace.Listeners.Add(new TextWriterTraceListener(Console.Out));
        Debug.WriteLine("aa");

.NET Core 中的監(jiān)聽器都繼承了 TraceListener,如 TextWriterTraceListener、ConsoleTraceListener、DefaultTraceListener。

如果需要輸出到文件中,可以自行繼承 TextWriterTraceListener ,編寫文件流輸出,也可以使用 DelimitedListTraceListener。

示例:

TraceListener listener = new DelimitedListTraceListener(@"C:\debugfile.txt");

        // Add listener.
        Debug.Listeners.Add(listener);

        // Write and flush.
        Debug.WriteLine("Welcome");

處理上述方法輸出控制臺,也可以使用

ConsoleTraceListener console=...
...Listeners.Add(console);

// 等效于
var console = new TextWriterTraceListener(Console.Out)

為了格式化輸出流,可以使用 一下屬性控制排版:

屬性說明
AutoFlush獲取或設(shè)置一個(gè)值,通過該值指示每次寫入后是否應(yīng)在 Flush() 上調(diào)用 Listeners。
IndentLevel獲取或設(shè)置縮進(jìn)級別。
IndentSize獲取或設(shè)置縮進(jìn)的空格數(shù)。
        // 1.
        Debug.WriteLine("One");

        // Indent and then unindent after writing.
        Debug.Indent();
        Debug.WriteLine("Two");
        Debug.WriteLine("Three");
        Debug.Unindent();

        // End.
        Debug.WriteLine("Four");

        // Sleep.
        System.Threading.Thread.Sleep(10000);
One
    Two
    Three
Four

.Assert() 方法對我們調(diào)試程序很有幫助,Assert 向開發(fā)人員發(fā)送一個(gè)強(qiáng)消息。在 IDE 中,斷言會中斷程序的正常操作,但不會終止應(yīng)用程序。

.Assert() 的最直觀效果是輸出程序的斷言位置。

        Trace.Listeners.Add(new TextWriterTraceListener(Console.Out));
        int value = -1;
        // A.
        // If value is ever -1, then a dialog will be shown.
        Debug.Assert(value != -1, "Value must never be -1.");

        // B.
        // If you want to only write a line, use WriteLineIf.
        Debug.WriteLineIf(value == -1, "Value is -1.");
---- DEBUG ASSERTION FAILED ----
---- Assert Short Message ----
Value must never be -1.
---- Assert Long Message ----

   at Program.Main(String[] args) in ...Program.cs:line 12

Value is -1.

Debug.Prinf() 也可以輸出信息,它跟 C 語言的 printf 函數(shù)行為一致,將后跟行結(jié)束符的消息寫入,默認(rèn)行終止符為回車符后跟一個(gè)換行符。

在 IDE 中運(yùn)行程序時(shí),使用 Debug.Assert()Trace.Assert() 等方法 ,條件為 false 時(shí),IDE 會斷言,這相當(dāng)于條件斷點(diǎn)。

在非 IDE 環(huán)境下,程序會輸出一些信息,但不會有中斷效果。

        Trace.Listeners.Add(new TextWriterTraceListener(Console.Out));
        Trace.Assert(false);
Process terminated. Assertion Failed
   at Program.Main(String[] args) in C:\ConsoleApp4\Program.cs:line 44

個(gè)人認(rèn)為,可以將 Debug、Trace 引入項(xiàng)目中,與日志組件配合使用。Debug、Trace 用于記錄程序運(yùn)行的診斷信息,便于日后排查程序問題;日志用于記錄業(yè)務(wù)過程,數(shù)據(jù)信息等。

.Assert() 的原理, 在 true 時(shí)什么都不做;在 false 時(shí)調(diào)用 Fail 函數(shù);如果你不注冊偵聽器的話,默認(rèn)也沒事可做。

.Assert() 唯一可做的事情是等條件為 false 時(shí),執(zhí)行 Fail 方法,當(dāng)然我們也可以手動直接調(diào)用 Fail 方法,F(xiàn)ail 的代碼如下:

public static void Fail(string message) {
            if (UseGlobalLock) {
                lock (critSec) {
                    foreach (TraceListener listener in Listeners) {
                        listener.Fail(message);
                        if (AutoFlush) listener.Flush();
                    }            
                }
            }
            else {
                foreach (TraceListener listener in Listeners) {
                    if (!listener.IsThreadSafe) {
                        lock (listener) {
                            listener.Fail(message);
                            if (AutoFlush) listener.Flush();
                        }
                    }
                    else {
                        listener.Fail(message);
                        if (AutoFlush) listener.Flush();
                    }
                }            
            }
        }

4,條件編譯

#if 條件編譯會隱藏非條件(#else if)代碼,我們開發(fā)中很可能會忽略掉這部分代碼,當(dāng)我們切換條件常量到這部分代碼時(shí),很可能因?yàn)楦鞣N原因?qū)е聢?bào)錯(cuò)。

如果使用特性進(jìn)行條件編譯標(biāo)記,在開發(fā)過程中就可以留意到這部分代碼。

[Conditional("DEBUG")]

例如,當(dāng)使用修改所有引用-修改一個(gè)類成員變量或者靜態(tài)變量名稱時(shí),#if 非條件中的代碼不會被修改,因?yàn)檫@部分代碼“無效”,而且使用 [Conditional("DEBUG")] 的代碼則跟條件無關(guān),會被同步修改。

Conditional 特性標(biāo)記的方法等,在開發(fā)過程中保持有效,當(dāng)在編譯時(shí)可能被排除。

代碼片段只能使用 #if 了,如果是單個(gè)方法,則可以使用 Conditional 。

5,MethodImpl 特性

此特性在 System.Runtime.CompilerServices 命名空間中,指定如何實(shí)現(xiàn)方法的詳細(xì)信息。

內(nèi)聯(lián)函數(shù)使用方法可參考 https://www./archives/995

MethodImpl 特性可以影響 JIT 編譯器的行為。

無法使用 MemberInfo.GetCustomAttributes 來獲取此特性的信息,即不能通過獲取特性的方法獲取跟 MethodImpl 有關(guān)的信息(反射),只能調(diào)用 MethodInfo.GetMethodImplementationFlags()ConstructorInfo.GetMethodImplementationFlags () 來檢索。

MethodImpl 可以在方法以及構(gòu)造函數(shù)上使用。

MethodImplOptions 用于設(shè)置編譯行為,枚舉值可組合使用,其枚舉說明如下:

枚舉枚舉值說明
AggressiveInlining256如可能應(yīng)將該方法進(jìn)行內(nèi)聯(lián)。
AggressiveOptimization512此方法包含一個(gè)熱路徑,且應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。
ForwardRef16已聲明該方法,但在其他位置提供實(shí)現(xiàn)。
InternalCall4096該調(diào)用為內(nèi)部調(diào)用,也就是說它調(diào)用了在公共語言運(yùn)行時(shí)中實(shí)現(xiàn)的方法。
NoInlining8該方法不能為內(nèi)聯(lián)方法。 內(nèi)聯(lián)是一種優(yōu)化方式,通過該方式將方法調(diào)用替換為方法體。
NoOptimization64調(diào)試可能的代碼生成問題時(shí),該方法不由實(shí)時(shí) (JIT) 編譯器或本機(jī)代碼生成優(yōu)化(請參閱 Ngen.exe)。
PreserveSig128完全按照聲明導(dǎo)出方法簽名。
Synchronized32該方法一次性只能在一個(gè)線程上執(zhí)行。 靜態(tài)方法在類型上鎖定,而實(shí)例方法在實(shí)例上鎖定。 只有一個(gè)線程可在任意實(shí)例函數(shù)中執(zhí)行,且只有一個(gè)線程可在任意類的靜態(tài)函數(shù)中執(zhí)行。
Unmanaged4此方法在非托管的代碼中實(shí)現(xiàn)。

Synchronized 修飾的方法可以避免多線程中的一些問題,但是不建議對公共類型使用鎖定實(shí)例或類型上的鎖定,因?yàn)?Synchronized 可以對非自己的代碼的公共類型和實(shí)例進(jìn)行鎖定。 這可能會導(dǎo)致死鎖或其他同步問題。

意思是說,如果共享的成員已經(jīng)設(shè)置了鎖,那么不應(yīng)該再在 Synchronized 方法中使用,這樣雙重鎖定容易導(dǎo)致死鎖以及其他問題。

5,CLSCompliantAttribute

指示程序元素是否符合公共語言規(guī)范 (CLS)。

CLS規(guī)范可參考:

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/language-independence

https://www./publications/standards/Ecma-335.htm

全局開啟方法:

程序目錄下添加一個(gè) AssemblyAttribytes.cs 文件,或者打開 obj 目錄,找到 AssemblyAttributes.cs 結(jié)尾的文件,如 .NETCoreApp,Version=v3.1.AssemblyAttributes.cs,添加:

using System;// 這行已經(jīng)有的話不要加
[assembly: CLSCompliant(true)]

之后就可以在代碼中使用 [CLSCompliant(true)] 特性。

局部開啟:

也可以放在類等成員上使用:

[assembly: CLSCompliant(true)]

您可以將特性應(yīng)用于 CLSCompliantAttribute 下列程序元素:程序集、模塊、類、結(jié)構(gòu)、枚舉、構(gòu)造函數(shù)、方法、屬性、字段、事件、接口、委托、參數(shù)和返回值。 但是,CLS 遵從性的概念僅適用于程序集、模塊、類型和類型的成員。

程序編譯時(shí)默認(rèn)不會檢查代碼是否符合 CLS 要求,但是如果你的可以是公開的(代碼共享、Nuget 發(fā)布等),則建議使用使用 [assembly: CLSCompliant(true)] ,指明你的庫符合 CLS 要求。

在團(tuán)隊(duì)開發(fā)中以及內(nèi)部共享代碼時(shí),高質(zhì)量的代碼尤為重要,所以有必要使用工具檢查代碼,如 roslyn 靜態(tài)分析、sonar 掃描等,也可以使用上面的特性,自動使用 CLS 檢查。

CLS 部分要求:

  1. 無符號類型不應(yīng)成為該類的公共接口的一部分(私有成員可以使用),例如 UInt32 這些屬于 C# 的類型,但不是 CLS “標(biāo)準(zhǔn)” 中的。

  2. 指針等不安全類型不能與公共成員一起使用,就是公有方法中都不應(yīng)該使用 unsafe 代碼。(私有成員可以使用)。

  3. 類名和成員名不應(yīng)重名。雖然 C# 中區(qū)分大小寫,但是 CLS 不建議同名非重載函數(shù),例如 MYTEST 跟 Mytest。

  4. 只能重載屬性和方法,不應(yīng)重載運(yùn)算符。重載運(yùn)算符容易導(dǎo)致調(diào)用者不知情時(shí)出現(xiàn)程序錯(cuò)誤,并且重載運(yùn)算符要排查問題十分困難。

我們可以編譯以下代碼,嘗試使用 CLSCompliant

[assembly: CLSCompliant(true)]
[CLSCompliant(true)]
public class Test
{
    public void MyMethod()
    {
    }
    public void MYMETHOD()
    {
    }
}

IDE 中會警告:warning CS3005: 僅大小寫不同的標(biāo)識符“Test.MYMETHOD()”不符合 CLS,編譯時(shí)也會提示 Warn。當(dāng)然,不會阻止編譯,也不會影響程序運(yùn)行。

總之,如果要標(biāo)記一個(gè)程序集 CLS 規(guī)范,可以使用 [assembly: CLSCompliant(true)] 特性。

[CLSCompliant(true)] 特性指示這個(gè)元素符合 CLS 規(guī)范,這時(shí)編譯器或者 IDE 會檢查你的代碼,檢查是否真的符合規(guī)范。

如果偏偏要寫不符合規(guī)范的代碼,則可以使用 [CLSCompliant(false)]

6,必要時(shí)自定義類型別名

C# 也可以定義類型別名。

using intbyte = System.Int32;
using intkb = System.Int32;
using intmb = System.Int32;
using intgb = System.Int32;
using inttb = System.Int32;
        byte[] fileByte = File.ReadAllBytes("./666.txt");
        intmb size = fileByte.Length / 1024;

一些情況下,使用別名可以提高代碼可讀性。真實(shí)項(xiàng)目不要使用以上代碼,我只是寫個(gè)示例,這并不是合適的應(yīng)用場景。

今天學(xué)習(xí) Runtime 的代碼就到這里為止。

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