我应该使用什么模式来表达分层枚举？

Question

我正在尝试使用 API 在给定时间发布值（值和时间的元组）。这些样本将由数据查看器（例如图表）使用。

我想将值与数量和单位相关联，例如以米为单位的长度。这样我的“观众”可以适当地缩放它。

我正在寻找一种分层枚举，如下所示：

enum Quantity
{
   Mass.Kg,
   Mass.g,
   Length.m,
   Length.mm
}

但这在 C# 中不存在。

我不确定表达这一点的最佳模式，我想出了以下内容。是否有公认的或更好的方法来做到这一点？

using System;
using Moq;

namespace ConsoleApplication26
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //use a Mock to play with the API
            Mock<ITelemetryPublisherFactory> mockTelemetryPublisherFactory = new Mock<ITelemetryPublisherFactory>();
            var telemetryPublisherFactory = mockTelemetryPublisherFactory.Object;

            //example usages
            var massTelemetryPublisher = telemetryPublisherFactory.GetChannelSamplePublisher<Double>("My Mass", Mass.Kg);
            massTelemetryPublisher.PublishChannelSampleAtTimeNow(83.4);                        

            var lengthTelemetryPublisher = telemetryPublisherFactory.GetChannelSamplePublisher<Int32>("My Height", Length.μm);
            lengthTelemetryPublisher.PublishChannelSampleAtTimeNow(1800000);      

            //10 years time..
            lengthTelemetryPublisher.PublishChannelSampleAtTimeNow(1800000);
            massTelemetryPublisher.PublishChannelSampleAtTimeNow(120.1);                        
        }
    }

    public interface ITelemetryPublisherFactory
    {
        ITelemetryPublisher<T> GetChannelSamplePublisher<T>(String channelName, Quantity quantity);
    }

    public interface ITelemetryPublisher<T>
    {
        void PublishChannelSampleAtTimeNow(T sampleValue);
    }

    public abstract class Quantity {}

    public class Mass : Quantity
    {
        private enum Unit
        {
            g,
            Kg
        }

        private readonly Unit _unit;

        private Mass(Unit unit)
        {
            _unit = unit;
        }

        public static Quantity Kg {get { return new Mass(Unit.Kg); }}
        public static Quantity g { get { return new Mass(Unit.g); } }

        public override string ToString()
        {
            return String.Format("Mass.{0}", _unit);
        }
    }

    public class Length : Quantity
    {
        private enum Unit
        {
            m,
            mm,
            μm,
            beardSecond
        }

        private readonly Unit _unit;

        private Length(Unit unit)
        {
            _unit = unit;
        }

        public static Quantity m { get { return new Length(Unit.m); } }
        public static Quantity mm { get { return new Length(Unit.mm); } }
        public static Quantity μm { get { return new Length(Unit.μm); } }
        public static Quantity beardSecond { get { return new Length(Unit.beardSecond); } }

        public override string ToString()
        {
            return String.Format("Length.{0}", _unit);
        }        
    }    
}

Answer 1

我认为最好为计量单位创建一个Unit 类和一个将计量单位与数量相关联的Quantity 类。看看Quantity pattern 的想法。由于您还想记录计量单位的“类型”，您可以创建一个记录该信息的UnitType 类：

public sealed partial class UnitType {
  public string Name { get; private set; }
  public UnitType(string name) {
    Name = name;
  }
}

public sealed partial class Unit {
  public string Name { get; private set; }
  public UnitType Type { get; private set; }
  public Unit(string name, UnitType type) {
    Name = name;
    Type = type;
  }
}

（您应该通过覆盖Equals 和GetHashCode 使它们成为正确的值类型）

Unit 类可以扩展以提供例如转换、复合单位、格式化和解析。

然后，您可以在类中定义常见情况：

public partial class UnitType {
  public static readonly UnitType Mass = new UnitType("Mass");
  public static readonly UnitType Length = new UnitType("Length");
}

public partial class Unit {
  public static readonly Unit Grams = new Unit("g", UnitType.Mass);
  public static readonly Unit Kilos = new Unit("kg", UnitType.Mass);
  // ...
}

或者用静态类定义你的“层次结构”：

public static class Mass {
  public static readonly UnitType Type = new UnitType("Mass");

  public static readonly Unit Grams = new Unit("g", Type);
  public static readonly Unit Kilos = new Unit("kg", Type);
  ...
}

public static class Length ...

Quantity 类也将是不可变的值类型（仅显示其用法）：

var eniacWeight = new Quantity(27, Mass.Tons);

或者你可以使用扩展方法来创建Quantitys：

var eniacWeight = 27.Tons();

（来自ENIAC）

Answer 2

这是不可能的。枚举是原始类型，不能从其他枚举继承，因为继承是对象的属性。

Answer 3

如上所述，分层枚举是不可能的。但是，如果您只使用度量标准，则可以使用标准前缀（如果有帮助的话）。

enum MeasurementUnits
{
    Gram,
    Metre,
    Litre,
    Hectare
    // etc
}

enum MeasurementPrefix
{
    Milli,
    Natural,
    Kilo,
    Mega
    // etc
}

这可能不是您想要的，但它会提供您可能正在寻找的“分组”类型（例如，通过检查其“单位”值来分组关于长度、重量等的测量值）。

Answer 4

您建议的方法对我来说似乎是合理的，我在我的项目中使用了类似的方法。但是，我保留了对象的实际值部分，并且我使用struct 而不是class，因为它们自然是值类型。这里不需要继承（无论如何，对于结构来说也不可能），所以我使用接口来创建合同并在需要时充当约束（我称之为IUnitOfMeasure）。

我不建议创建一个包含各种测量类型的所有单位的枚举；验证单位以确保有人在使用长度时没有引用质量单位是地狱。

public interface IUnitOfMeasure<TThis>
    where TThis : IUnitOfMeasure<TThis>
{
    TThis ConvertTo(TThis value);
}

public struct Mass : IUnitOfMeasure<Mass>
{
    public enum Units
    {
        Gram,
        Kilogram
    }

    private double _value;
    private Mass.Units _unit;

    public double Value { get { return _value; } }

    public Mass.Units Unit { get { return _unit; } }

    public Mass(double value, Mass.Units unit)
    {
        _value = value;
        _unit = unit;
    }

    public Mass ConvertTo(Mass value)
    {
        switch(value.Unit)
        {
            case Units.Gram:
                return new Mass(Unit == Units.Gram ? Value : Value/1000, Units.Gram);
            case Units.Kilogram:
                return new Mass(Unit == Units.Gram ? Value*1000 : Value, Units.Kilogram);
            default:
                throw new NotImplementedException();
        }
    }

    public override string ToString()
    {
        return string.Format("{0} {1}", Value, Unit);
    }

    public static readonly Mass G = new Mass(0, Units.Gram);
    public static readonly Mass Kg = new Mass(0, Units.Kilogram);
}

用法：

var kg = new Mass(5.0, Mass.Units.Kilogram);

Console.WriteLine(kg); // writes "5 Kilogram"

var g = kg.ConvertTo(Mass.G);

Console.WriteLine(g); // writes ".005 Gram"

如果您不关心保留值，而只想将枚举/静态值保留在中心位置：

public static class UnitOfMeasure
{
    public enum Mass
    {
      Gram,
      Kilogram
    }

    public enum Length
    {
       Meter,
       Kilometer
    }
    // etc.
}

用法：var unit = UnitOfMeasure.Mass.Kilogram;

Answer 5

你不能用枚举引入继承。枚举只是一种方便的机制，允许您在代码中使用有意义的文本标识符。从您拥有的代码中，我建议您使用类似的枚举；

public enum UnitOfMeasure
{
    MassGrams,
    MassKg,
    LengthMM,
    LengthCM,
    . . .
}

或者将其拆分到合适的位置，例如分别定义质量和长度。

“继承”只是你在思考这个问题时引入的东西，但它不是你的解决方案所必需的。当你想处理 Mass 时，你只需要查看适合 mass 的标志/枚举。