如何在 C# 中创建不可变对象？

Question

在有关 C# 模式验证最佳实践的问题中，得票最高的答案 说：

我倾向于在构造函数中执行所有验证。这是必须的，因为我几乎总是创建不可变的对象。

究竟如何在 C# 中创建不可变对象？您只使用readonly关键字吗？

如果您想在实体框架生成的模型类的构造函数中进行验证，那么这到底是如何工作的？

会像下面这样吗？

public partial readonly Person
{
    public Person()
}

Answer 1

@Eric Lippert 很好的评论，但除此之外还回答了问题：

您拥有什么样的对象而无需修改
某个时刻的值？我猜不是一个模型类，对吗？我已经
必须更改数据库中某个人的姓名 - 这不合适
有了这个想法。

假设您有一个大型数据结构，并且您想要查询其信息，但它一直在变化。您需要某种锁定系统来确保当有人将某些东西从一个地方存入另一个地方时，您不会说“尝试并计算系统中的总数”。 （比如仓库管理系统）

这很难做到，因为这些事情总是以意想不到的方式影响事物，数据在你脚下发生变化。

如果您可以在不更新大型数据结构时冻结它，这样就无法更改内存并且它会暂停在一致状态，该怎么办？现在，当您想再次更改它时，您必须将数据结构复制到新位置，而且它相当大，所以这是一个缺点，但好处是您不必锁定任何内容，因为数据的新副本不再共享直到它被更新。这意味着任何人在任何时候都可以读取数据结构的最新副本，执行复杂的操作。

所以，如果您讨厌处理并发问题并且没有太多数据需要处理，那么这是非常有用的概念。 （例如，如果 1MB 数据并更新 10/秒，则复制 10MB 数据）

Answer 2

这里有趣的问题是评论中的问题：

您会拥有哪种类型的对象，并且在某些时候不需要修改其值？我猜不是一个模型类，对吗？我不得不更改数据库中某个人的姓名 - 这不符合这个想法。

好吧，考虑一下已经不可变的事情。数字是一成不变的。一旦你有了数字12，它就是12。你无法改变它。如果您有一个包含 12 的变量，您可以将该变量的内容更改为 13，但您更改的是变量，而不是数字 12。

与字符串相同。 “abc”就是“abc”，它永远不会改变。如果您有一个包含“abc”的变量，您可以将其更改为“abcd”，但这不会更改“abc”，而是更改变量。

清单怎么样？ {12, "abc"} 是 12 后跟“abc”的列表，并且该列表永远不会改变。列表 {12, "abcd"} 是一个不同的列表。

这就是事情脱轨的地方。因为在 C# 中你可以用任何一种方法来做。如果允许列表在不改变其身份的情况下改变其内容，则可以说这两个列表之间存在引用身份。

当你谈论“模型”时，你说得一针见血。您正在建模一些会发生变化的东西吗？如果是这样，那么使用变化的类型对其进行建模可能是明智的。这样做的好处是模型的特征与所建模的系统相匹配。不利的一面是，执行“回滚”功能（即“撤消”更改）之类的操作变得非常棘手。

也就是说，如果您将 {12, "abc"} 突变为 {12, "abcd"}，然后想要回滚该突变，该怎么做？如果列表是不可变的，您只需保留这两个值并选择您想要的“当前”值。如果列表是可变的，那么您必须让撤消逻辑保留在“撤消函数”周围，该函数知道如何撤消突变。

至于您的具体示例，您当然可以创建一个不可变的数据库。如何更改不可变数据库中某人的姓名？你不知道。您创建一个新数据库，其中包含您想要的数据。不可变类型的技巧是高效地做到这一点，而无需复制数十亿字节。不可变的数据结构设计需要找到巧妙的方法来在两个几乎相同的结构之间共享状态。

Answer 3

将所有字段声明为只读是创建不可变对象的一个​​很好的步骤，但仅此还不够。这是因为只读字段仍然可以是对可变对象的引用。

在 C# 中，编译器不强制执行不变性。你只需要小心。

Answer 4

这个问题有两个方面：

1. 实例化对象时的不可变类型
2. EF 实例化对象时的不可变类型

第一个方面需要这样的结构：

public class MyClass
{
  private readonly string _myString;
  public string MyString
  {
    get
    {
      return _myString;
    }
  }

  public MyClass(string myString)
  {
    // do some validation here

    _myString = myString;
  }
}

现在的问题 - EF。 EF 需要无参数构造函数，并且 EF 必须具有属性设置器。我在这里问了非常类似的问题。

您的类型必须如下所示：

public class MyClass
{
  private string _myString;
  public string MyString
  {
    get
    {
      return _myString;
    }
    private set
    {
      _myString = value;
    }
  }

  public MyClass(string myString)
  {
    // do some validation here

    _myString = myString;
  }

  // Not sure if you can change accessibility of constructor - I can try it later
  public MyClass()
  {}
}

您还必须通知 EF 有关 MyString 属性的私有设置器 - 这是在 EDMX 文件中实体的属性中配置的。显然，当 EF 从 DB 中具体化对象时，不会进行验证。此外，您将无法使用 ObjectContext.CreateObject 等方法（您将无法填充对象）。

实体对象 T4 模板和默认代码生成创建工厂方法 CreateMyClass，而不是带参数的构造函数。 POCO T4模板不生成工厂方法。

我没有首先尝试使用 EF 代码。

Answer 5

不可变值对象是不能更改的值对象。你不能修改它的状态，你必须创建新的状态

查看 Eric Lippert 的博客：

Kinds of Immutability
https： //learn.microsoft.com/en-us/archive/blogs/ericlippert/immutability-in-c-part-one-kinds-of-immutability

看看

C# 中的不可变对象模式 - 您怎么看？

Answer 6

如果您想在实体框架生成的模型类的构造函数中进行验证，这到底是如何工作的？

它在这种情况下不起作用，因为 EF 要求实体类的属性是公共的，否则它无法实例化它。

但欢迎您在代码中进一步使用不可变对象。

Answer 7

C# 9 提出了新的功能名称：Record。如果您想让单个属性不可变，则仅限 Init 的属性非常有用。如果您希望整个对象不可变并且表现得像一个值，那么您应该考虑将其声明为记录：

public data class Person
{
    public string FirstName { get; init; }
    public string LastName { get; init; }
}

类声明中的 data 关键字将其标记为记录。

参考： https:// devblogs.microsoft.com/dotnet/welcome-to-c-9-0/#re​​cords