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C#中設計、使用Fluent API

 更新時間：2015年03月31日 09:26:06   投稿：junjie  
這篇文章主要介紹了C#中設計、使用Fluent API,本文講解了最簡單且最實用的設計、設計具有調用順序的Fluent API、泛型類的Fluent設計等內容,需要的朋友可以參考下

我們經(jīng)常使用的一些框架例如：EF,Automaper,NHibernate等都提供了非常優(yōu)秀的Fluent API, 這樣的API充分利用了VS的智能提示，而且寫出來的代碼非常整潔。我們如何在代碼中也寫出這種Fluent的代碼呢，我這里介紹3總比較常用的模式，在這些模式上稍加改動或者修飾就可以變成實際項目中可以使用的API，當然如果沒有設計API的需求，對我們理解其他框架的代碼也是非常有幫助。

一、最簡單且最實用的設計

這是最常見且最簡單的設計，每個方法內部都返回return this; 這樣整個類的所有方法都可以一連串的寫完。代碼也非常簡單：

使用起來也非常簡單:

public class CircusPerformer
 {
   public List<string> PlayedItem { get; private set; }
 
   public CircusPerformer()
   {
     PlayedItem=new List<string>();
   }
   public CircusPerformer StartShow()
   {
     //make a speech and start to show
     return this;
   }
   public CircusPerformer MonkeysPlay()
   {
     //monkeys do some show
     PlayedItem.Add("MonkeyPlay");
     return this;
   }
   public CircusPerformer ElephantsPlay()
   {
     //elephants do some show
     PlayedItem.Add("ElephantPlay");
     return this;
   }
   public CircusPerformer TogetherPlay()
   {
     //all of the animals do some show
     PlayedItem.Add("TogetherPlay");
     return this;
   }
   public void EndShow()
   {
     //finish the show
   }

調用：

[Test]
    public void All_shows_can_be_invoked_by_fluent_way()
    {
      //Arrange
      var circusPerformer = new CircusPerformer();
       
      //Act
      circusPerformer
        .MonkeysPlay()
        .ElephantsPlay()
        .StartShow()
        .TogetherPlay()
        .EndShow();
 
      //Assert
      circusPerformer.PlayedItem.Count.Should().Be(3);
      circusPerformer.PlayedItem.Contains("MonkeysPlay");
      circusPerformer.PlayedItem.Contains("ElephantsPlay");
      circusPerformer.PlayedItem.Contains("TogetherPlay");
    }

但是這樣的API有個瑕疵，馬戲團circusPerformer在表演時是有順序的，首先要調用StartShow(),其次再進行各種表演，表演結束后要調用EndShow()結束表演，但是顯然這樣的API沒法滿足這樣的需求，使用者可以隨心所欲改變調用順序。

如上圖所示，vs將所有的方法都提示了出來。

我們知道，作為一個優(yōu)秀的API,要盡量避免讓使用者犯錯，比如要設計private 字段，readonly 字段等都是防止使用者去修改內部數(shù)據(jù)從而導致出現(xiàn)意外的結果。

二、設計具有調用順序的Fluent API

在之前的例子中，API設計者期望使用者首先調用StartShow()方法來初始化一些數(shù)據(jù)，然后進行表演，最后使用者方可調用EndShow()，實現(xiàn)的思路是將不同種類的功能抽象到不同的接口中或者抽象類中，方法內部不再使用return this,取而代之的是return INext;

根據(jù)這個思路，我們將StartShow(),和EndShow()方法抽象到一個類中，而將馬戲團的表演抽象到一個接口中：

public abstract class Performer
 {
   public abstract ICircusPlayer CircusPlayer { get; }
   public abstract ICircusPlayer StartShow();
   public abstract void EndShow();
 }


public interface ICircusPlayer
{
  IList PlayedItem { get; }
  ICircusPlayer MonkeysPlay();
  ICircusPlayer ElephantsPlay();
  Performer TogetherPlay();
}


有了這樣的分類，我們重新設計API,將StartShow()和EndShow()設計在CircusPerfomer中，將馬戲團的表演項目設計在CircusPlayer中:

public class CircusPerformer:Performer
 {
   private ICircusPlayer _circusPlayer;
 
   override public ICircusPlayer CircusPlayer { get { return _circusPlayer; } }
 
   public override ICircusPlayer StartShow()
   {
     //make a speech and start to show
     _circusPlayer=new CircusPlayer(this);
     return _circusPlayer;
   }
   
   public override void EndShow()
   {
     //finish the show
   }
 }



public class CircusPlayer:ICircusPlayer
 {
   private readonly Performer _performer;
   public IList PlayedItem { get; private set; }
 
   public CircusPlayer(Performer performer)
   {
     _performer = performer;
     PlayedItem=new List();
   }
 
   public ICircusPlayer MonkeysPlay()
   {
     PlayedItem.Add("MonkeyPlay");
     //monkeys do some show
     return this;
   }
 
   public ICircusPlayer ElephantsPlay()
   {
     PlayedItem.Add("ElephantPlay");
     //elephants do some show
     return this;
   }
 
   public Performer TogetherPlay()
   {
     PlayedItem.Add("TogetherPlay");
     //all of the animals do some show
     return _performer;
   }
 }

這樣的API可以滿足我們的要求，在馬戲團circusPerformer實例上只能調用StartShow()和EndShow()

調用完StartShow()后方可調用各種表演方法。

當然由于我們的API很簡單，所以這個設計還算說得過去，如果業(yè)務很復雜，需要考慮眾多的情形或者順序我們可以進一步完善，實現(xiàn)的基本思想是利用裝飾者模式和擴展方法，由于園子里的dax.net在很早前就發(fā)表了相關博客在C#中使用裝飾器模式和擴展方法實現(xiàn)Fluent Interface,所以大家可以去看這篇文章的實現(xiàn)方案，該設計應該可以說是終極模式，實現(xiàn)過程也較為復雜。

三、泛型類的Fluent設計

泛型類中有個不算問題的問題，那就是泛型參數(shù)是無法省略的，當你在使用var list=new List<string>()這樣的類型時，必須指定準確的類型string。相比而言泛型方法中的類型時可以省略的，編譯器可以根據(jù)參數(shù)推斷出參數(shù)類型,例如

var circusPerfomer = new CircusPerfomerWithGenericMethod();
      circusPerfomer.Show<Dog>(new Dog());
      circusPerfomer.Show(new Dog());


如果想省略泛型類中的類型有木有辦法？答案是有，一種還算優(yōu)雅的方式是引入一個非泛型的靜態(tài)類，靜態(tài)類中實現(xiàn)一個靜態(tài)的泛型方法，方法最終返回一個泛型類型。這句話很繞口,我們不妨來看個一個畫圖板實例吧。

定義一個Drawing<TShape>類，此類可以繪出TShape類型的圖案

public class Drawing<TShape> where TShape :IShape
  {
    public TShape Shape { get; private set; }
    public TShape Draw(TShape shape)
    {
      //drawing this shape
      Shape = shape;
      return shape;
    }
  }

定義一個Canvas類，此類可以畫出Pig,根據(jù)傳入的基本形狀，調用對應的Drawing<TShape>來組合出一個Pig來

public void DrawPig(Circle head, Rectangle mouth)
   {
     _history.Clear();
     //use generic class, complier can not infer the correct type according to parameters
     Register(
       new Drawing<Circle>().Draw(head),
       new Drawing<Rectangle>().Draw(mouth)
       );
   }

這段代碼本身是非常好懂的，而且這段代碼也很clean。如果我們在這里想使用一下之前提到過的技巧，實現(xiàn)一個省略泛型類型且比較Fluent的方法我們可以這樣設計：

首先這樣的設計要借助于一個靜態(tài)類：

public static class Drawer
 {
   public static Drawing<TShape> For<TShape>(TShape shape) where TShape:IShape
   {
     return new Drawing<TShape>();
   }
 }

 然后利用這個靜態(tài)類畫一個Dog

public void DrawDog(Circle head, Rectangle mouth)
   {
     _history.Clear();
     //fluent implements
     Register(
       Drawer.For(head).Draw(head),
       Drawer.For(mouth).Draw(mouth)
     );
   }

可以看到這里已經(jīng)變成了一種Fluent的寫法，寫法同樣比較clean。寫到這里我腦海中浮現(xiàn)出來了一句”費這勁干嘛”,這也是很多人看到這里要想說的，我只能說你完全可以把這當成是一種奇技淫巧，如果哪天遇到使用的框架有這種API，你能明白這是怎么回事就行。

四、案例

寫到這里我其實還想舉一個例子來說說這種技巧在有些情況下是很常用的，大家在寫EF配置，Automaper配置的時候經(jīng)常這樣寫:

xx.MapPath(
        Path.For(_student).Property(x => x.Name),
        Path.For(_student).Property(x => x.Email),
        Path.For(_customer).Property(x => x.Name),
        Path.For(_customer).Property(x => x.Email),
        Path.For(_manager).Property(x => x.Name),
        Path.For(_manager).Property(x => x.Email)
        )


這樣的寫法就是前面的技巧改變而來，我們現(xiàn)在設計一個Validator,假如說這個Validator需要批量對Model的字段進行驗證，我們也需要定義一個配置文件,配置某某Model的某某字段應該怎么樣，利用這個配置我們可以驗證出哪些數(shù)據(jù)不符合這個配置。

配置文件類Path的關鍵代碼：

public class Path<TModel>
 {
   private TModel _model;
   public Path(TModel model)
   {
     _model = model;
   }
   public PropertyItem<TValue> Property<TValue>(Expression<Func<TModel, TValue>> propertyExpression)
   {
     var item = new PropertyItem<TValue>(propertyExpression.PropertyName(), propertyExpression.PropertyValue(_model),_model);
     return item;
   }
 }


為了實現(xiàn)fluent,我們還需要定義一個靜態(tài)非泛型類，

public static class Path
  {
    public static Path<TModel> For<TModel>(TModel model)
    {
      var path = new Path<TModel>(model);
      return path;
    }
  }

定義Validator,這個類可以讀取到配置的信息，

public Validator<TValue> MapPath(params PropertyItem<TValue>[] properties)
   {
     foreach (var propertyItem in properties)
     {
       _items.Add(propertyItem);
     }
     return this;
   }

最后調用

[Test]
   public void Should_validate_model_values()
   {
 
     //Arrange
     var validator = new Validator<string>();
     validator.MapPath(
       Path.For(_student).Property(x => x.Name),
       Path.For(_student).Property(x => x.Email),
       Path.For(_customer).Property(x => x.Name),
       Path.For(_customer).Property(x => x.Email),
       Path.For(_manager).Property(x => x.Name),
       Path.For(_manager).Property(x => x.Email)
       )
      .OnCondition((model)=>!string.IsNullOrEmpty(model.ToString()));
      
     //Act
     validator.Validate();
 
     //Assert
     var result = validator.Result();
     result.Count.Should().Be(3);
     result.Any(x => x.ModelType == typeof(Student) && x.Name == "Email").Should().Be(true);
     result.Any(x => x.ModelType == typeof(Customer) && x.Name == "Name").Should().Be(true);
     result.Any(x => x.ModelType == typeof(Manager) && x.Name == "Email").Should().Be(true);
   }


這樣的Fluent API語言更加清晰并且不失優(yōu)雅， Path.For(A).Property(x=>x.Name).OnCondition(B),這句話可以翻譯為，對A的屬性Name設置條件為B。

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