不可变类构造设计

Question

所以我们都意识到不可变类型的好处，尤其是在多线程场景中。 （或者至少我们都应该意识到这一点；参见例如 System.String。）

但是，我没有看到太多关于创建不可变实例的讨论，特别是设计指南。

例如，假设我们想要有以下不可变类：

class ParagraphStyle {
    public TextAlignment Alignment {get;}
    public float FirstLineHeadIndent {get;}
    // ...
}

我见过的最常见的方法是拥有可变/不可变“对”类型，例如可变的List<T> 和不可变的ReadOnlyCollection<T> 类型或可变的StringBuilder 和不可变的String 类型。

要模仿这种现有模式，需要引入某种类型的“可变”ParagraphStyle 类型，该类型会“复制”成员（以提供设置器），然后提供一个接受可变类型的 ParagraphStyle 构造函数作为论据

// Option 1:
class ParagraphStyleCreator {
    public TextAlignment {get; set;}
    public float FirstLineIndent {get; set;}
    // ...
}

class ParagraphStyle {
    // ... as before...
    public ParagraphStyle (ParagraphStyleCreator value) {...}
}

// Usage:
var paragraphStyle = new ParagraphStyle (new ParagraphStyleCreator {
    TextAlignment = ...,
    FirstLineIndent = ...,
});

所以，这很有效，支持 IDE 中的代码完成，并使关于如何构造事物的事情相当明显......但它确实看起来相当重复。

有没有更好的办法？

例如，C# 匿名类型是不可变的，并且允许使用“普通”属性设置器进行初始化：

var anonymousTypeInstance = new {
    Foo = "string",
    Bar = 42;
};
anonymousTypeInstance.Foo = "another-value"; // compiler error

不幸的是，在 C# 中复制这些语义的最接近的方法是使用构造函数参数：

// Option 2:
class ParagraphStyle {
    public ParagraphStyle (TextAlignment alignment, float firstLineHeadIndent,
            /* ... */ ) {...}
}

但这并不能很好地“扩展”；如果您的类型有例如15 个属性，具有 15 个参数的构造函数一点也不友好，并且为所有 15 个属性提供“有用的”重载是一场噩梦。我完全拒绝这个。

如果我们尝试模仿匿名类型，似乎我们可以在“不可变”类型中使用“设置一次”属性，从而放弃“可变”变体：

// Option 3:
class ParagraphStyle {
    bool alignmentSet;
    TextAlignment alignment;

    public TextAlignment Alignment {
        get {return alignment;}
        set {
            if (alignmentSet) throw new InvalidOperationException ();
            alignment = value;
            alignmentSet = true;
        }
    }
    // ...
}

这样做的问题是属性只能设置一次并不明显（编译器当然不会抱怨），并且初始化不是线程安全的。因此，添加一个Commit() 方法变得很诱人，这样对象就可以知道开发人员已经完成了属性的设置（因此，如果调用了它们的设置器，则会导致以前未设置的所有属性都抛出），但这似乎让事情变得更糟，而不是更好。

有没有比可变/不可变类拆分更好的设计？还是我注定要处理成员重复？

Answer 1

在几个项目中，我使用了流利的方法。 IE。大多数通用属性（例如名称、位置、标题）是通过 ctor 定义的，而其他属性则使用返回新的不可变实例的 Set 方法进行更新。

class ParagraphStyle {
  public TextAlignment Alignment {get; private set;}
  public float FirstLineHeadIndent {get; private set;}
  // ...
  public ParagraphStyle WithAlignment(TextAlignment ta) {
      var newStyle = (ParagraphStyle)MemberwiseClone();
      newStyle.TextAlignment = ta;
  }
  // ...
}

MemberwiseClone 只要我们的类是真正不可变的就可以了。