C# 基礎知識系列- 10 反射和泛型（二）
- 前言
這篇文章延續《C# 基礎知識系列- 5 反射和泛型》，繼續介紹C#在反射所開發的功能和做的努力。上一篇文章大概介紹了一下泛型和反射的一些基本內容，主要是通過獲取對象的類型，然後通過這個類型對象操作對象。這一篇介紹一個在反射中很重要的內容：特性，以及上一篇未完成的內容——泛型在反射中的引用。 - 特性
特性是一種類增強技術，配合解析對應的解析方法可以完成很多類原本沒有的功能。特性本質是一種標籤，可以標註在類、方法、屬性等。它是類本身的一種信息擴展，就像生活中一個人只有一個身份證號，但是可以有多個身份一樣，而這些多出來的身份對於類來說就是特性。特性雖然是對類的增強，但不侷限於在類上做標記，屬性、方法上都可以。
在C#中特性分爲三種，位映射特性、自定義特性和僞自定義特性。
位映射特性，舉個例子，在C#中一個類會有public、private、abstract（抽象類）、saled（不能繼承）等修飾符，而這些修飾符在C#編譯的過程中會生成一串二進制碼，裏面存放就是 是否是public、是否是private 等。這些就是位映射特性的一部分，位映射特性對我們來說是無法進行擴展和修改的，所以就不做更多的介紹。
我們通常說的特性一般指的是自定義特性，這部分特性也是我們能夠擴展的，也是我們實際開發中用的特性。
1.1 定義一個特性
如何正確的定義一個特性呢？在C#中，特性也是類的一種。所以聲明一個特性，就如同聲明一個類一樣，不同的是，這個類指定一個根父類是System.Attribute。所有自定義特性都是這個類的子類或者後代類，無一例外。同時，C#提倡在定義一個特性類的時候，類名應當以Attribute結尾，在使用的時候可以自動忽略。
示例：
public class DemoAttribute : Attribute { }
以上實例就是定義了一個很普通的特性類，用了也沒有任何用的特性。因爲特性只是一種標籤。這個特性類可以用在任何支持特性的地方，當這個特性標記一個類的時候，目標類的子類也將自動獲取這個特性。
以上是一個特性的默認行爲，如果我們想要對此做一定限制的話，那麼就需要用到特性System.AttributeUsageAttribute。這個特性類用來控制特性的使用方式。
public bool Inherited { get; set; }// 該特性是否可以被子類繼承，默認是 True
public bool AllowMultiple { get; set; }// 一個類是否可以多次使用該特性做標記，默認是 False
public AttributeTargets ValidOn { get; }//獲取一組值，這組值標識指示的屬性可應用到的程序元素，該參數使用構造方法賦值
我們再來看看AttributeTargets裏有些什麼吧。
[System.Flags]
public enum AttributeTargets
{
Assembly = 1,// 表示特性是用在 Assembly上的，不常用
Module = 2, //特性是用在 Module上的，不常用
Class = 4, // 表示特性是用來類上的
Struct = 8, //表示用在結構體上
Enum = 16, // 0x00000010 表示用在枚舉上
Constructor = 32, // 0x00000020 構造方法
Method = 64, // 0x00000040 普通方法
Property = 128, // 0x00000080 屬性
Field = 256, // 0x00000100 字段
Event = 512, // 0x00000200 事件
Interface = 1024, // 0x00000400 接口
Parameter = 2048, // 0x00000800 方法的參數
Delegate = 4096, // 0x00001000 委託
ReturnValue = 8192, // 0x00002000 返回值
GenericParameter = 16384, // 0x00004000 泛型參數
All = GenericParameter | ReturnValue | Delegate | Parameter | Interface | Event | Field | Property | Method | Constructor | Enum | Struct | Class | Module | Assembly, // 0x00007FFF ，所有}
我們常用的限制是ALL或者類等，限制也可以是多個，寫法如下：限制A|限制B|限制C，表示A、B、C三種限制共存。具體原理是因爲 AttributeTargets 是支持位運算的枚舉，通過一定的位運算可以在一個值中間存放多個枚舉。
說了這麼多，我們自己重新寫一個特性類吧：
1.限定只能給類使用的特性
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class DemoAttribute : Attribute { }
2.限定只能給方法使用的特性
[AttributeUsage(AttributeTargets.Method)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
}
3.限定不能繼承的特性
[AttributeUsage(AttributeTargets.All, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
}
4.限定類和枚舉可以使用，但不能繼承的 特性
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
}
需要注意的一點就是，如果要指定是否可以被繼承或者是否允許多次使用 這兩個屬性則需要先指定特性的作用範圍，即限定是類能使用還是所有都可以。
1.2 使用特性
我們自定義了一個特性，就必須使用它才能會有意義，否則它只是一個普通的類。那麼我們該如何使用呢？其實在上一節中我們隱晦的介紹了特性的使用方式。就是用中括號包裹起來，給類、屬性、方法等標記起來。
首先我們定義一個賊普通的特性：
public class DemoAttribute : Attribute { }//沒有任何限制，可以用在任何支持特性的地方
然後使用它：
[Demo]//[DemoAttribute]
public class TestDemo
{
}
如示例所示，在類上面添加[Demo]標記，表示這個類應用了特性DemoAttribute，也可以使用類名，但是C#會自動忽略類名中結尾的Attribute。當然有的人會把特性寫在類或者方法等聲明的同一行開頭位置，不過我一般會寫在不同行，畢竟閱讀上簡單明瞭。
我們之前說過，拋開它集成自Attribute類不提，它也是一個類。既然是類，那麼就會有屬性。那麼現在定義一個帶屬性的特性類：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
public string Name { get; set; }}
該特性聲明瞭一個變量，使用方式如下：
[Demo(Name = "測試")]
public class Student{ }
DemoAttribute是一個只能用在 類、枚舉 上的特性，有一個屬性是Name。在使用的時候可以用(屬性名="屬性值")的方式爲屬性賦值。
更多的使用方式：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
public DemoAttribute(int age)
{
Age = age;
}}
使用：
[Demo(10,Name = "測試")]
public Student(){ }
如果特性類聲明瞭構造方法，那麼在使用的時候，優先按照構造方法的順序進行賦值，然後使用屬性名=屬性值的方式爲其他屬性進行賦值。
- 特性在反射中的應用
在第一節中介紹瞭如何聲明一個特性和使用特性，但是沒有反射或者類加載技術，那麼特性的作用就並沒有想象中的那麼大。就像人有多個身份，但是也得有對應的公司或者對應的環境。比如說，王XX有個身份是某XX公司老總，那麼XX公司得需要在工商局註冊登記，他這個身份纔會有效。如果沒有登記，那麼這個身份也就是個虛名。當特性離開了反射，離開了類加載技術，特性就是擺設。當然這部分只限於自定義特性，因爲C#內置的一些特性涉及到另外的技術：動態編譯，或者需要編譯器的配合。我們自定義的特性顯然沒有這些特權，所以必須我們手動開發對應的行爲和規範。
首先，聲明一個類和特性：
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class| AttributeTargets.Enum, Inherited = false)]
public class DemoAttribute : Attribute
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
public DemoAttribute(int age)
{
Age = age;
}}
[Demo(10,Name = "測試")]
public class Student
{
}
2.1 獲取類的特性
var stuType = typeof(Student);
上述代碼先獲取到一個類的類型對象，然後調用：
IEnumerable attrs = stuType.CustomAttributes;
將獲取到這個類上聲明的所有的自定義的特性，不過獲取到的是一個CustomAttributeData，這個類封裝了一個特性的特徵，但是在我們使用起來會很困難，而且我們更多的需要得到特性本身的對象，而不是這種需要我們進一步處理的對象。那麼，調用：
IEnumerable data = stuType.GetCustomAttributes(typeof(DemoAttribute));
通過上述方法就可以獲取到一組類型是DemoAttribute的特性對象。
那麼回想一下爲什麼是一組？在AttributeUsageAttribute有一個AllowMultiple屬性，這個屬性就是用來標記這個特性是否可以標註多個，也就是在同一目標上多次使用，如果這個值爲True，則在此處將獲取不定個，否則最多一個。具體取決於對目標做了多少標記。
獲取到特性之後，依據實際需求進行開發。這裏就不做過多介紹了，在後續篇幅中會對這部分的使用做更多的介紹。
2.2 獲取其他元素的特性
特性不止可以標記在類上，還可以標記在屬性、方法上。那麼這些元素應該如何獲取對應的特性呢？
- 屬性
var stuType = typeof(Student);
var property = stuType.GetProperties()[0];//假設類有一個Property
var attrs = property.GetCustomAttributes(typeof(DemoAttribute));
- 方法
var stuType = typeof(Student);
var method = stuType.GetMethods()[0];// 假設類有一個方法
var attrs = method.GetCustomAttributes(typeof(DemoAttribute));
需要注意的地方是，var 關鍵字；DemoAttribute只是一個代指，不是特指之前聲明的DemoAttribute特性類，因爲之前聲明的特性類沒有對屬性和方法進行支持，所以在本節中直接使用會編譯不通過。
特性就先簡單的介紹到這裏，特性可以標記給很多目標比如程序集、模塊、類等一系列，但實際開發至少是Web開發中，更多的是標記類、方法、屬性等。這裏只是介紹了特性的聲明和使用，但是沒有介紹實際開發中特性的使用，這部分有機會在後續篇幅中介紹吧。因爲我也用的不是很多。
- 反射中的泛型
之前在《C# 基礎知識系列- 5 泛型和反射》介紹過，C#的泛型不會在編譯過程中抹去痕跡，意思就是我們可以通過反射獲取到對象的實際泛型類型。那麼如何獲取呢？
var stuType = typeof(Student);
// 獲取類的泛型參數
var genericTypes = stuType.GenericTypeArguments;
var method = stuType.GetMethods()[0];
// 獲取方法的泛型參數
var types = method.GetGenericArguments();
這個問題，在我寫Java代碼的時候，困擾了我很久，沒有很好的辦法。但是在C#中，我可以不用考慮這個問題。
- 總結
反射在各大編程語言中是一個很重要的特點，泛型、特性在泛型中扮演着很重要的角色。反射在實際開發中扮演着很重要的角色，但是我們在開發中必須慎重考慮反射的使用。
到目前爲止，反射介紹告一段落，但這不是結束。因爲反射是個可深可淺的內容，目前只是介紹了依稀概念和理論上的一些內容，而更多的則隱藏在實際開發中，這時候就需要結合需求進行設計和代碼編寫了。