C#自定义特性介绍

C#自定义特性范例介绍

如果不能自己定义一个特性并使用它，我想你怎么也不能很好的理解特性，我们现在就自己构建一个特性。假设我们有这样一个很常见的需求：我们在创建或者更新一个类文件时，需要说明这个类是什么时候、由谁创建的，在以后的更新中还要说明在什么时候由谁更新的，可以记录也可以不记录更新的内容，以往你会怎么做呢？是不是像这样在类的上面给类添加注释：

//更新：Matthew, 2008-2-10, 修改 ToString()方法  
//更新：Jimmy, 2008-1-18  
//创建：张子阳, 2008-1-15  
public class DemoClass{  
    // Class Body  
} 

这样的的确确是可以记录下来，但是如果有一天我们想将这些记录保存到数据库中作以备份呢？你是不是要一个一个地去查看源文件，找出这些注释，再一条条插入数据库中呢？

通过上面特性的定义，我们知道特性可以用于给类型添加元数据（描述数据的数据，包括数据是否被修改、何时创建、创建人，这些数据可以是一个类、方法、属性），这些元数据可以用于描述类型。那么在此处，特性应该会派上用场。那么在本例中，元数据应该是：注释类型(“更新”或者“创建”)，修改人，日期，备注信息(可有可无)。而特性的目标类型是DemoClass类。

按照对于附加到DemoClass类上的元数据的理解，我们先创建一个封装了元数据的类RecordAttribute：

public class RecordAttribute {     
    private string recordType;      // 记录类型：更新/创建     
    private string author;          // 作者     
    private DateTime date;          // 更新/创建 日期     
    private string memo;         // 备注     
    
    // 构造函数，构造函数的参数在特性中也称为“位置参数”。     
    public RecordAttribute(string recordType, string author, string date) {     
       this.recordType = recordType;     
       this.author = author;     
       this.date = Convert.ToDateTime(date);     
    }     
    
    // 对于位置参数，通常只提供get访问器     
    public string RecordType {   get { return recordType; }   }     
    public string Author { get { return author; } }     
    public DateTime Date { get { return date; } }     
    
    // 构建一个属性，在特性中也叫“命名参数”     
    public string Memo {     
       get { return memo; }     
       set { memo = value; }     
    }     
}    
 

NOTE：注意构造函数的参数 date，必须为一个常量、Type类型、或者是常量数组，所以不能直接传递DateTime类型。

这个类不光看上去，实际上也和普通的类没有任何区别，显然不能它因为名字后面跟了个Attribute就摇身一变成了特性。那么怎样才能让它称为特性并应用到一个类上面呢？进行下一步之前，我们看看.Net内置的特性Obsolete是如何定义的：

namespace System {  
    [Serializable]  
    [AttributeUsage(6140, Inherited = false)]  
    [ComVisible(true)]  
    public sealed class ObsoleteAttribute : Attribute {  
 
       public ObsoleteAttribute();  
       public ObsoleteAttribute(string message);  
       public ObsoleteAttribute(string message, bool error);  
 
       public bool IsError { get; }  
       public string Message { get; }  
    }  
}   

添加特性的格式(位置参数和命名参数)

首先，我们应该发现，它继承自Attribute类，这说明我们的 RecordAttribute 也应该继承自Attribute类。 （一个特性类与普通类的区别是：继承了Attribute类）

其次，我们发现在这个特性的定义上，又用了三个特性去描述它。这三个特性分别是：Serializable、AttributeUsage 和 ComVisible。Serializable特性我们前面已经讲述过，ComVisible简单来说是“控制程序集中个别托管类型、成员或所有类型对 COM 的可访问性”(微软给的定义)。这里我们应该注意到：特性本身就是用来描述数据的元数据，而这三个特性又用来描述特性，所以它们可以认为是“元数据的元数据”(元元数据：meta-metadata)。

（从这里我们可以看出，特性类本身也可以用除自身以外的其它特性来描述，所以这个特性类的特性是元元数据。）

因为我们需要使用“元元数据”去描述我们定义的特性 RecordAttribute，所以现在我们需要首先了解一下“元元数据”。这里应该记得“元元数据”也是一个特性，大多数情况下，我们只需要掌握 AttributeUsage就可以了，所以现在就研究一下它。我们首先看上面AttributeUsage是如何加载到ObsoleteAttribute特性上面的。

    [AttributeUsage(6140, Inherited = false)]

然后我们看一下AttributeUsage的定义：

namespace System {  
    public sealed class AttributeUsageAttribute : Attribute {  
       public AttributeUsageAttribute(AttributeTargets validOn);  
 
       public bool AllowMultiple { get; set; }  
       public bool Inherited { get; set; }  
       public AttributeTargets ValidOn { get; }  
    }  
}  
 

可以看到，它有一个构造函数，这个构造函数含有一个AttributeTargets类型的位置参数(Positional Parameter) validOn，还有两个命名参数(Named Parameter)。注意ValidOn属性不是一个命名参数，因为它不包含set访问器，（是位置参数）。

这里大家一定疑惑为什么会这样划分参数，这和特性的使用是相关的。假如AttributeUsageAttribute 是一个普通的类，我们一定是这样使用的：

// 实例化一个 AttributeUsageAttribute 类

AttributeUsageAttribute usage=new AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.Class);

usage.AllowMultiple = true;  // 设置AllowMutiple属性

usage.Inherited = false;// 设置Inherited属性

但是，特性只写成一行代码，然后紧靠其所应用的类型(目标类型)，那么怎么办呢？微软的软件工程师们就想到了这样的办法：不管是构造函数的参数 还是 属性，统统写到构造函数的圆括号中，对于构造函数的参数，必须按照构造函数参数的顺序和类型；对于属性，采用“属性=值”这样的格式，它们之间用逗号分隔。于是上面的代码就减缩成了这样：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMutiple=true, Inherited=false)]

可以看出，AttributeTargets.Class是构造函数参数(位置参数)，而AllowMutiple 和 Inherited实际上是属性(命名参数)。命名参数是可选的。将来我们的RecordAttribute的使用方式于此相同。(为什么管他们叫参数，我猜想是因为它们的使用方式看上去更像是方法的参数吧。)

假设现在我们的RecordAttribute已经OK了，则它的使用应该是这样的：

C#代码

[RecordAttribute("创建","张子阳","2008-1-15",Memo="这个类仅供演示")]     
public class DemoClass{     
    // ClassBody     
}     

其中recordType, author 和 date 是位置参数，Memo是命名参数。

C#自定义特性：AttributeTargets 位标记

从AttributeUsage特性的名称上就可以看出它用于描述特性的使用方式。具体来说，首先应该是其所标记的特性可以应用于哪些类型或者对象。从上面的代码，我们看到AttributeUsage特性的构造函数接受一个 AttributeTargets 类型的参数，那么我们现在就来了解一下AttributeTargets。

AttributeTargets 是一个位标记，它定义了特性可以应用的类型和对象。

[Flags]

public enum AttributeTargets {

    Assembly = 1,         //可以对程序集应用属性。

    Module = 2,              //可以对模块应用属性。

    Class = 4,            //可以对类应用属性。

    Struct = 8,              //可以对结构应用属性，即值类型。

    Enum = 16,            //可以对枚举应用属性。

    Constructor = 32,     //可以对构造函数应用属性。

    Method = 64,          //可以对方法应用属性。

    Property = 128,           //可以对属性 (Property) 应用属性 (Attribute)。

    Field = 256,          //可以对字段应用属性。

    Event = 512,          //可以对事件应用属性。

    Interface = 1024,            //可以对接口应用属性。

    Parameter = 2048,            //可以对参数应用属性。

    Delegate = 4096,             //可以对委托应用属性。

    ReturnValue = 8192,             //可以对返回值应用属性。

    GenericParameter = 16384,    //可以对泛型参数应用属性。

    All = 32767,  //可以对任何应用程序元素应用属性。

}

现在应该不难理解为什么上面我范例中用的是：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMutiple=true, Inherited=false)]

而ObsoleteAttribute特性上加载的 AttributeUsage是这样的：

[AttributeUsage(6140, Inherited = false)]

因为AttributeUsage是一个位标记，所以可以使用按位或“|”来进行组合。所以，当我们这样写时：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class|AttributeTargets.Interface)

意味着既可以将特性应用到类上，也可以应用到接口上。

NOTE：这里存在着两个特例：观察上面AttributeUsage的定义，说明特性还可以加载到程序集Assembly和模块Module上，而这两个属于我们的编译结果，在程序中并不存在这样的类型，我们该如何加载呢？可以使用这样的语法：[assembly:SomeAttribute(parameter list)]，另外这条语句必须位于程序语句开始之前。

C#自定义特性：Inherited 和 AllowMutiple属性

AllowMutiple 属性用于设置该特性是不是可以重复地添加到一个类型上(默认为false)，就好像这样：

[RecordAttribute("更新","Jimmy","2008-1-20")]

[RecordAttribute("创建","张子阳","2008-1-15",Memo="这个类仅供演示")]

public class DemoClass{

// ClassBody

}

所以，我们必须显示的将AllowMutiple设置为True。

Inherited 就更复杂一些了，假如有一个类继承自我们的DemoClass，那么当我们将RecordAttribute添加到DemoClass上时，DemoClass的子类也会获得该特性。而当特性应用于一个方法，如果继承自该类的子类将这个方法覆盖，那么Inherited则用于说明是否子类方法是否继承这个特性。

在我们的例子中，将 Inherited 设为false。

C#自定义特性：实现 RecordAttribute

现在实现RecordAttribute应该是非常容易了，对于类的主体不需要做任何的修改，我们只需要让它继承自Attribute基类，同时使用AttributeUsage特性标记一下它就可以了(假定我们希望可以对类和方法应用此特性)：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class|AttributeTargets.Method, AllowMultiple=true, Inherited=false)]

public class RecordAttribute:Attribute {

    // 略

}

C#自定义特性：使用 RecordAttribute

我们已经创建好了自己的自定义特性，现在是时候使用它了。

C#代码

[Record("更新", "Matthew", "2008-1-20", Memo = "修改 ToString()方法")]     
[Record("更新", "Jimmy", "2008-1-18")]     
[Record("创建", "张子阳", "2008-1-15")]     
public class DemoClass {          
    public override string ToString() {     
       return "This is a demo class";     
    }     
}     
    
class Program {     
    static void Main(string[] args) {     
       DemoClass demo = new DemoClass();     
       Console.WriteLine(demo.ToString());     
    }     
}    

这段程序简单地在屏幕上输出一个“This is a demo class”。我们的属性也好像使用“//”来注释一样对程序没有任何影响，实际上，我们添加的数据已经作为元数据添加到了程序集中。可以通过IL DASM看到：

 

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