从NullObject谈C#6.0改进

什么是空引用异常

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作为一个敲过代码的码农来说，似乎没有谁没有遇到过NullReferenceException这 个问题，有些时候当方法内部调用一个属性、方法（委托）时，我们控制这些属性在“外部”的表现（当然某些情况下使用ref关键字除外），所以我们要在方法 的内部去判断属性、委托方法是否为Null来避免可能的、错误使用上带来的空引用异常，这样当我们知道如果对象为Null的话，我们会实现符合我们“预 期”的行为。

解决空引用异常---Check Any Where

这很简单，我只要在需要用的地方检查一下是否为Null就可以了。是的，这非常简单，语义也很清晰，但是当你要重复检查一个对象实体10000万次时，你的代码中将存在10000个如下代码段：

  
 
    
   
  
  1. public void Check()
    2. 
   
  
  2.         {
    3. 
   
  
  3.             if (Person.AlivePerson() != null)
    4. 
   
  
  4.             {
    5. 
   
  
  5.                 Person.AlivePerson().KeepAlive = true;
    6. 
   
  
  6.             } 
    7. 
   
  
  7.         }
    8.

你能容忍这样的行为吗？

         If（OK）

                   Continue；

         Else

                   Close；

应用NullObject设计模式

NullObjectPattern出自forth by Gamma（设计模式4人组），核心内容是：提供一个给定对象的空值代理，空值代理中提供不做任何事情的方法实现。

接下来让我们看看维基百科上的C#实现：

  
 
    
   
  
  1. // compile as Console Application, requires C# 3.0 or higher
    2. 
   
  
  2. using System;
    3. 
   
  
  3. using System.Linq;
    4. 
   
  
  4. namespace MyExtensionWithExample {
    5. 
   
  
  5.     public static class StringExtensions { 
    6. 
   
  
  6.         public static int SafeGetLength(this string valueOrNull) { 
    7. 
   
  
  7.             return (valueOrNull ?? string.Empty).Length; 
    8. 
   
  
  8.         }
    9. 
   
  
  9.     }
    10. 
   
  
  10.     public static class Program {
    11. 
   
  
  11.         // define some strings
    12. 
   
  
  12.         static readonly string[] strings = new [] { "Mr X.", "Katrien Duck", null, "Q" };
    13. 
   
  
  13.         // write the total length of all the strings in the array
    14. 
   
  
  14.         public static void Main(string[] args) {
    15. 
   
  
  15.             var query = from text in strings select text.SafeGetLength(); // no need to do any checks here
    16. 
   
  
  16.             Console.WriteLine(query.Sum());
    17. 
   
  
  17.         // The output will be: 18 
    18. 
   
  
  18.         }
    19. 
   
  
  19.     }
    20. 
   
  
  20. }
    21.

在C#语言中，我们通过静态的扩展方法来实现将检查方式统一在方法内部，而不是写的到处都是，上面的例子中是在String类上实现了一个SafeGetLength扩展方法，将为所有String类型提供了一个方法，这样我们在“代码整洁”上又进了一步。

下面我们再来看一个更常用的例子---来自于StackOverFlow

  
 
    
   
  
  1. public static class EventExtensions
    2. 
   
  
  2.     {
    3. 
   
  
  3.         public static void Raise(this EventHandler evnt, object sender, T args)
    4. 
   
  
  4.             where T : EventArgs
    5. 
   
  
  5.         {
    6. 
   
  
  6.             if (evnt != null)
    7. 
   
  
  7.             {
    8. 
   
  
  8.                 evnt(sender, args);
    9. 
   
  
  9.             }
    10. 
   
  
  10.         }
    11. 
   
  
  11.     }
    12.

***，说一个细节问题，以上代码均没有实现“线程安全”，在大牛Eric Lippert的文章中针对线程安全有过一个更精彩的讨论，请戳这里。

改进后的代码时在方法内部增加了一个临时变量，作为方法内部的拷贝，实现线程安全，如果有疑问请参考我的《C#堆vs栈》中对方法内部变量在堆栈上的表现一章。

  
 
    
   
  
  1. public class SomeClass
    2. 
   
  
  2.     {
    3. 
   
  
  3.         public event EventHandler MyEvent;
    4. 
   
  
  4. 
   
  
  5.         private void DoSomething()
    6. 
   
  
  6.         {
    7. 
   
  
  7.             var tmp = MyEvent;
    8. 
   
  
  8. 
   
  
  9.             tmp.Raise(this, EventArgs.Empty);
    10. 
   
  
  10.         }
    11. 
   
  
  11.     }
    12.

#p#

更“潮”的方式-C#6.0语法

      来自MSDN Magazine的Mark Michaelis（《C#本质论》作者）给我们介绍了C#6.0在语言可能带来的新改进，其中就有针对“Null条件运算符”的改进。

　　C#6.0更多参考:

　　Part One: https://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/dn683793.aspx

　　Part Two: https://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/dn802602.aspx

　　即使是 .NET 开发新手，也可能非常熟悉 NullReferenceException。有一个例外是几乎总是会指出一个 Bug，因为开发人员在调用 (null) 对象的成员之前未进行充分的 null 检查。请看看以下示例：

  
 
    
   
  
  1. public static string Truncate(string value, int length)
    2. 
   
  
  2. {
    3. 
   
  
  3.   string result = value;
    4. 
   
  
  4.   if (value != null) // Skip empty string check for elucidation
    5. 
   
  
  5.   {
    6. 
   
  
  6.     result = value.Substring(0, Math.Min(value.Length, length));
    7. 
   
  
  7.   }
    8. 
   
  
  8.   return result;
    9. 
   
  
  9. }
    10.

如果不进行 null 检查，此方法会引发 NullReferenceException。尽管这很简单，但检查字符串参数是否为 null 的过程却稍微有些繁琐。通常，考虑到比较的频率，该繁琐的方法可能没有必要。C# 6.0 包括一个新的 null 条件运算符，可帮助您更加简便地编写这些检查：

  
 
    
   
  
  1. public static string Truncate(string value, int length)
    2. 
   
  
  2. {          
    3. 
   
  
  3.   return value?.Substring(0, Math.Min(value.Length, length));
    4. 
   
  
  4. }
    5. 
   
  
  5. 
   
  
  6. [TestMethod]
    7. 
   
  
  7. public void Truncate_WithNull_ReturnsNull()
    8. 
   
  
  8. {
    9. 
   
  
  9.   Assert.AreEqual(null, Truncate(null, 42));
    10. 
   
  
  10. }
    11.

根据 Truncate_WithNull_ReturnsNull 方法所演示的内容，如果对象的值实际上为 null，则 null 条件运算符将返回 null。这带来了一个问题，即 null 条件运算符在调用链中出现时会是什么情况？如以下示例中所示：

  
 
    
   
  
  1. public static string AdjustWidth(string value, int length)
    2. 
   
  
  2. {
    3. 
   
  
  3.   return value?.Substring(0, Math.Min(value.Length, length)).PadRight(length);
    4. 
   
  
  4. }
    5. 
   
  
  5. 
   
  
  6. [TestMethod]
    7. 
   
  
  7. public void AdjustWidth_GivenInigoMontoya42_ReturnsInigoMontoyaExtended()
    8. 
   
  
  8. {
    9. 
   
  
  9.   Assert.AreEqual(42, AdjustWidth("Inigo Montoya", 42).Length);
    10. 
   
  
  10. }
    11.

尽管 Substring 是通过 null 条件运算符进行调用的，并且 null value?.Substring 似乎返回了 null，但语言行为按您的想法进行。这简化了对 PadRight 的调用过程，并立即返回 null，从而避免会导致出现 NullReferenceException 的编程错误。这个概念称为“null 传播”。

Null 条件运算符会根据具体条件进行 null 检查，然后再调用目标方法以及调用链中的所有其他方法。这将可能产生一个令人惊讶的结果，例如，text?.Length.GetType 语句中的结果。

如果 null 条件运算符在调用目标为 null 时返回 null，那么调用会返回值类型的成员时最终会是什么数据类型（假定值类型不能为 null）？例如，从 value?.Length 返回的数据类型不能只是 int。答案当然是：可以为 null 的类型（int？）。实际上，尝试仅将结果分配给 int 将会出现编译错误：

int length = text?.Length; // Compile Error: Cannot implicitly convert type 'int?' to 'int'

Null 条件具有两种语法形式。首先，问号在点运算符前面 (?.)。其次，将问号和索引运算符结合使用。例如，给定一个集合（而非在索引到集合之前显式进行 null 检查），您就可以使用 null 条件运算符执行此操作：

  
 
    
   
  
  1. public static IEnumerable GetValueTypeItems(
    2. 
   
  
  2.   IList collection, params int[] indexes)
    3. 
   
  
  3.   where T : struct
    4. 
   
  
  4. {
    5. 
   
  
  5.   foreach (int index in indexes)
    6. 
   
  
  6.   {
    7. 
   
  
  7.     T? item = collection?[index];
    8. 
   
  
  8.     if (item != null) yield return (T)item;
    9. 
   
  
  9.   }
    10. 
   
  
  10. }
    11.

　　此示例使用了运算符 ?[…] 的 null 条件索引形式，导致仅在集合不为 null 时才索引到集合。通过 null 条件运算符的此形式，T? item = collection?[index] 语句在行为上相当于：

T? item = (collection != null) ? collection[index] : null.

请注意，null 条件运算符仅可检索项目，不会分配项目。如果给定 null 集合，那么这意味着什么？

请注意针对引用类型使用 ?[…] 时的隐式歧义。由于引用类型可以为 null，因此对于集合是否为 null，或者是否元素本身实际上就是 null 而言，来自 ?[…] 运算符的 null 结果不明确。

Null 条件运算符的一个非常有用的应用程序解决了 C# 自 C# 1.0 以来一直存在的的一个特性，即在调用委托之前检查是否为 null。我们来看一下图中显示的 C# 2.0 代码。

　　图 1 在调用委托之前检查是否为 Null

  
 
    
   
  
  1. class Theremostat
    2. 
   
  
  2. {
    3. 
   
  
  3.   event EventHandler OnTemperatureChanged;
    4. 
   
  
  4.   private int _Temperature;
    5. 
   
  
  5.   public int Temperature
    6. 
   
  
  6.   {
    7. 
   
  
  7.     get
    8. 
   
  
  8.     {
    9. 
   
  
  9.       return _Temperature;
    10. 
   
  
  10.     }
    11. 
   
  
  11.     set
    12. 
   
  
  12.     {
    13. 
   
  
  13.       // If there are any subscribers, then
    14. 
   
  
  14.       // notify them of changes in temperature
    15. 
   
  
  15.       EventHandler localOnChanged =
    16. 
   
  
  16.         OnTemperatureChanged;
    17. 
   
  
  17.       if (localOnChanged != null)
    18. 
   
  
  18.       {
    19. 
   
  
  19.         _Temperature = value;
    20. 
   
  
  20.         // Call subscribers
    21. 
   
  
  21.         localOnChanged(this, value);
    22. 
   
  
  22.       }
    23. 
   
  
  23.     }
    24. 
   
  
  24.   }
    25. 
   
  
  25. }
    26.

　　通过使用 null 条件运算符，整个 set 实现过程就可简化为：

OnTemperatureChanged?.Invoke(this, value)

　　现在，您只需对将 null 条件运算符作为前缀的 Invoke 进行调用，不再需要将委托实例分配给本地变量，从而实现线程安全，甚至是在调用委托之前显式检查值是否为 null。

C# 开发人员都很想知道在***的四个版本中是否对此内容有所改进。答案是最终进行了改进。仅此一项功能就可以改变调用委托的方式。

另一个 null 条件运算符普及的常见模式是与 coalesce 运算符结合使用。您无需在调用 Length 之前对 linesOfCode 进行 null 检查，而是可以编写项目计数算法，如下所示：

List linesOfCode = ParseSourceCodeFile("Program.cs"); return linesOfCode?.Count ?? 0;

在这种情况下，任何空集合（无项目）和 null 集合均标准化为返回相同数量。总之，null 条件运算符将实现以下功能：

　　1. 如果操作数为 null，则返回 null

　　2. 如果操作数为 null，则简化调用链中的其他调用

　　3. 如果目标成员返回一个值类型，则返回可以为 null 的类型 (System.Nullable)。

　　4. 以线程安全的方式支持委托调用

　　5. 可用作成员运算符 (?.) 和索引运算符 (?[…])

 示例代码下载

引用

http://stackoverflow.com/questions/13629051/net-event-raising-and-nullobject-pattern ---线程安全的扩展机制

https://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/dn802602.aspx ---C#6.0 Null条件运算符

http://en.wikipedia.org/wiki/Null_Object_pattern ---维基百科上的NullObjectPattern解释

作者：Stephen Cui
出处：http://www.cnblogs.com/cuiyansong

标题名称：从NullObject谈C#6.0改进
分享链接：http://www.shufengxianlan.com/qtweb/news25/77025.html

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