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C#如何实现管道式编程-创新互联

本篇文章给大家分享的是有关C#如何实现管道式编程，小编觉得挺实用的，因此分享给大家学习，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获，话不多说，跟着小编一起来看看吧。

创新互联建站是创新、创意、研发型一体的综合型网站建设公司，自成立以来公司不断探索创新，始终坚持为客户提供满意周到的服务，在本地打下了良好的口碑，在过去的10多年时间我们累计服务了上千家以及全国政企客户，如广告推广等企业单位，完善的项目管理流程，严格把控项目进度与质量监控加上过硬的技术实力获得客户的一致夸奖。

在 C# 编程中，管道式编程（Pipeline Style programming）其实存在已久，最明显的就是我们经常使用的 LINQ。在进入 DotNetCore 世界后， 这种编程方式就更加明显，比如各种中间件的使用。通过使用这种编程方式，大大提高了代码的可维护性，优化了的业务的组合方式。

管道式编程具有如下优点：

  • 创建一个流畅的编程范例，将语句转换为表达式并将它们链接在一起

  • 用线性排序替换代码嵌套

  • 消除变量声明 - 甚至不需要 var

  • 提供某种形式的可变不变性和范围隔离

  • 将结构代码编写成具有明确职责的小 lambda 表达式

  • ......

初体验

基础实现

在该示例中，我们通过构建一个 double->int->string 的类型转换的管道来将一个目标数据最终转化为一个字符串。

首先，我们需要定义一个功能接口，用于约束每个功能函数的具体实现，示例代码如下所示：

public interface IPipelineStep
{
 OUTPUT Process(INPUT input);
}

然后，我们定义两个类型转换的功能类，继承并实现上述接口，示例代码如下所示：

public class DoubleToIntStep : IPipelineStep
{
 public int Process(double input)
 {
 return Convert.ToInt32(input);
 }
}

public class IntToStringStep : IPipelineStep
{
 public string Process(int input)
 {
 return input.ToString();
 }
}

接着，定义一个扩展函数，用于连接上述的各个功能函数，示例代码如下所示：

public static class PipelineStepExtensions
{
 public static OUTPUT Step(this INPUT input, IPipelineStep step)
 {
 return step.Process(input);
 }
}

最后，我们就可以构建一个完整的管道，用于我们的数据类型转换，示例代码如下所示：

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
 double input = 1024.1024;

 // 构建并使用管道
 string result = input.Step(new DoubleToIntStep())
    .Step(new IntToStringStep());
 Console.WriteLine(result);
 }
}

此时，我们成功将一个 double 类型的数据转化为了 string 类型。通过介绍上述示例，我们可以简单将管道式编程概括为：定义功能接口 -> 实现功能函数 -> 组装功能函数 。

依赖注入

上述代码在一般的情况下是可以正常运行的，但是如果希望以 依赖注入(DI) 的方式注入的话，我们就需要将我们的管道组装进行封装，方便作为一个统一的服务注入到系统中。

首先，我们需要定义一个抽线类，用于管道组装的抽象封装，示例代码如下所示：

public abstract class Pipeline
{
 public Func PipelineSteps { get; protected set; }

 public OUTPUT Process(INPUT input)
 {
 return PipelineSteps(input);
 }
}

然后，我们就可以创建一个继承上述抽象类的具体管道组装类，示例代码如下所示：

public class TrivalPipeline : Pipeline
{
 public TrivalPipeline()
 {
 PipelineSteps = input => input.Step(new DoubleToIntSetp())
     .Step(new IntToStringStep());
 }
}

最后，我们可以将 TrivalPipeline 这个具体的管道注入到我们的系统中。同样的，我们也可以直接使用，示例代码如下所示：

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
 double input = 1024.1024;

 // 需要安装 Microsoft.Extensions.DependencyInjection
 var services = new ServiceCollection();
 services.AddTransient();
 var provider = services.BuildServiceProvider();

 var trival = provider.GetService();
 string result = trival.Process(input);
 Console.WriteLine(result);
 }
}

条件式组装

上述两个示例代码展示的管道组装式不带任何条件限制的， 无论参数是否合法都是这样组装进管道，但是在实际的开发过程中，我们需要对一定的业务模块进行条件性组装，所以这个时候我们就需要完善一下我们的代码。

首先，我们需要修改上面的 Pipeline 类，使其继承 IPipelineStep 接口，示例代码如下所示：

public abstract class Pipeline : IPipelineStep
{
 public Func PipelineSteps { get; protected set; }

 public OUTPUT Process(INPUT input)
 {
 return PipelineSteps(input);
 }
}

然后，我们定义一个带条件的管道装饰器类，示例代码如下所示：

public class OptionalStep : IPipelineStep where INPUT : OUTPUT
{
 private readonly IPipelineStep _step;
 private readonly Func _choice;

 public OptionalStep(Func choice,IPipelineStep step)
 {
 _choice = choice;
 _step = step;
 }

 public OUTPUT Process(INPUT input)
 {
 return _choice(input) ? _step.Process(input) : input;
 }
}

接着，我们定义一个新的功能类和支持条件判断的管道包装类，示例代码如下所示：

public class ThisStepIsOptional : IPipelineStep
{
 public double Process(double input)
 {
 return input * 10;
 }
}

public class PipelineWithOptionalStep : Pipeline
{
 public PipelineWithOptionalStep()
 {
 // 当输入参数大于 1024，执行 ThisStepIsOptional() 功能
 PipelineSteps = input => input.Step(new OptionalStep(i => i > 1024, new ThisStepIsOptional()));
 }
}

最后，我们可以使用如下方式进行测试：

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
 PipelineWithOptionalStep step = new PipelineWithOptionalStep();
 Console.WriteLine(step.Process(1024.1024)); // 输出 10241.024
 Console.WriteLine(step.Process(520.520)); // 输出 520.520
 }
}

事件监听

有的时候，我们希望在我们管道中执行的每一步，在开始和结束时，上层模块都能获得相应的事件通知，这个时候，我们就需要需改一下我们的管道包装器，使其支持这个需求。

首先，我们需要实现一个支持事件监听的具体功能类，示例代码代码如下所示：

public class EventStep : IPipelineStep
{
 public event Action OnInput;
 public event Action OnOutput;

 private readonly IPipelineStep _innerStep;
 public EventStep(IPipelineStep innerStep)
 {
 _innerStep = innerStep;
 }

 public OUTPUT Process(INPUT input)
 {
 OnInput?.Invoke(input);

 var output = _innerStep.Process(input);

 OnOutput?.Invoke(output);

 return output;
 }
}

然后，我们需要定义一个能够传递事件参数的管道包装器类，示例代码如下所示：

public static class PipelineStepEventExtensions
{
 public static OUTPUT Step(this INPUT input, IPipelineStep step, Action inputEvent = null, Action outputEvent = null)
 {
 if (inputEvent != null || outputEvent != null)
 {
  var eventDecorator = new EventStep(step);
  eventDecorator.OnInput += inputEvent;
  eventDecorator.OnOutput += outputEvent;

  return eventDecorator.Process(input);
 }
 return step.Process(input);
 }
}

最后，上层调用就相对简单很多，示例代码如下所示：

public class DoubleStep : IPipelineStep
{
 public int Process(int input)
 {
 return input * input;
 }
}

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
 var input = 10;
 Console.WriteLine($"Input Value:{input}[{input.GetType()}]");
 var pipeline = new EventStep(new DoubleStep());
 pipeline.OnInput += i => Console.WriteLine($"Input Value:{i}");
 pipeline.OnOutput += o => Console.WriteLine($"Output Value:{o}");
 var output = pipeline.Process(input);
 Console.WriteLine($"Output Value: {output} [{output.GetType()}]");
 Console.WriteLine("\r\n");

 //补充：使用扩展方法进行调用
 Console.WriteLine(10.Step(new DoubleStep(), i => 
 {
  Console.WriteLine($"Input Value:{i}");
 }, 
 o => 
 {
  Console.WriteLine($"Output Value:{o}");
 }));
 }
}

输出结果如下图所示：

C#如何实现管道式编程

可迭代执行

可迭代执行是指当我们的管道中注册了多个功能模块时，不是一次性执行完所以的功能模块，而是每次只执行一个功能，后续功能会在下次执行该管道对应的代码块时接着执行，直到该管道中所有的功能模块执行完毕为止。该特性主要是通过 yield return 来实现。

首先，我们需要实现一个该特性的管道包装器类，示例代码如下所示：

public class LoopStep : IPipelineStep, IEnumerable>
{
 private readonly IPipelineStep _internalStep;
 public LoopStep(IPipelineStep internalStep)
 {
  _internalStep = internalStep;
 }

 public IEnumerable Process(IEnumerable input)
 {
  foreach (INPUT item in input)
  {
   yield return _internalStep.Process(item);
  }

  //等价于下述代码段
  //return from INPUT item in input
  //  select _internalStep.Process(item);
 }
}

然后，定义一个支持上述类型的功能组装的扩展方法，示例代码如下所示：

public static class PipelineStepLoopExtensions
{
 public static IEnumerable Step(this IEnumerable input, IPipelineStep step)
 {
  LoopStep loopDecorator = new LoopStep(step);
  return loopDecorator.Process(input);
 }
}

最后，上层调用如下所示：

class Program
{
 static void Main(string[] args)
 {
  var list = Enumerable.Range(0, 10);
  foreach (var item in list.Step(new DoubleStep()))
  {
   Console.WriteLine(item);
  }
 }
}

以上就是C#如何实现管道式编程，小编相信有部分知识点可能是我们日常工作会见到或用到的。希望你能通过这篇文章学到更多知识。更多详情敬请关注创新互联成都网站设计公司行业资讯频道。

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