时间:2022-05-19 08:56:33 | 栏目:.NET代码 | 点击:次
在 C# 编程中,管道式编程(Pipeline Style programming)其实存在已久,最明显的就是我们经常使用的 LINQ。在进入 DotNetCore 世界后, 这种编程方式就更加明显,比如各种中间件的使用。通过使用这种编程方式,大大提高了代码的可维护性,优化了的业务的组合方式。
管道式编程具有如下优点:
在该示例中,我们通过构建一个 double->int->string 的类型转换的管道来将一个目标数据最终转化为一个字符串。
public interface IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> { OUTPUT Process(INPUT input); }
public class DoubleToIntStep : IPipelineStep<double, int> { public int Process(double input) { return Convert.ToInt32(input); } } public class IntToStringStep : IPipelineStep<int, string> { public string Process(int input) { return input.ToString(); } }
public static class PipelineStepExtensions { public static OUTPUT Step<INPUT, OUTPUT>(this INPUT input, IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> step) { return step.Process(input); } }
class Program { static void Main(string[] args) { double input = 1024.1024; // 构建并使用管道 string result = input.Step(new DoubleToIntStep()) .Step(new IntToStringStep()); Console.WriteLine(result); } }
此时,我们成功将一个 double 类型的数据转化为了 string 类型。通过介绍上述示例,我们可以简单将管道式编程概括为:定义功能接口 -> 实现功能函数 -> 组装功能函数 。
上述代码在一般的情况下是可以正常运行的,但是如果希望以 依赖注入(DI) 的方式注入的话,我们就需要将我们的管道组装进行封装,方便作为一个统一的服务注入到系统中。
public abstract class Pipeline<INPUT,OUTPUT> { public Func<INPUT, OUTPUT> PipelineSteps { get; protected set; } public OUTPUT Process(INPUT input) { return PipelineSteps(input); } }
public class TrivalPipeline : Pipeline<double, string> { public TrivalPipeline() { PipelineSteps = input => input.Step(new DoubleToIntSetp()) .Step(new IntToStringStep()); } }
最后,我们可以将 TrivalPipeline
这个具体的管道注入到我们的系统中。同样的,我们也可以直接使用,示例代码如下所示:
class Program { static void Main(string[] args) { double input = 1024.1024; // 需要安装 Microsoft.Extensions.DependencyInjection var services = new ServiceCollection(); services.AddTransient<TrivalPipeline>(); var provider = services.BuildServiceProvider(); var trival = provider.GetService<TrivalPipeline>(); string result = trival.Process(input); Console.WriteLine(result); } }
上述两个示例代码展示的管道组装式不带任何条件限制的, 无论参数是否合法都是这样组装进管道,但是在实际的开发过程中,我们需要对一定的业务模块进行条件性组装,所以这个时候我们就需要完善一下我们的代码。
首先,我们需要修改上面的 Pipeline<INPUT,OUTPUT>
类,使其继承 IPipelineStep<INPUT, OUTPUT>
接口,示例代码如下所示:
public abstract class Pipeline<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> { public Func<INPUT, OUTPUT> PipelineSteps { get; protected set; } public OUTPUT Process(INPUT input) { return PipelineSteps(input); } }
public class OptionalStep<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> where INPUT : OUTPUT { private readonly IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> _step; private readonly Func<INPUT, bool> _choice; public OptionalStep(Func<INPUT,bool> choice,IPipelineStep<INPUT,OUTPUT> step) { _choice = choice; _step = step; } public OUTPUT Process(INPUT input) { return _choice(input) ? _step.Process(input) : input; } }
public class ThisStepIsOptional : IPipelineStep<double, double> { public double Process(double input) { return input * 10; } } public class PipelineWithOptionalStep : Pipeline<double, double> { public PipelineWithOptionalStep() { // 当输入参数大于 1024,执行 ThisStepIsOptional() 功能 PipelineSteps = input => input.Step(new OptionalStep<double, double>(i => i > 1024, new ThisStepIsOptional())); } }
class Program { static void Main(string[] args) { PipelineWithOptionalStep step = new PipelineWithOptionalStep(); Console.WriteLine(step.Process(1024.1024)); // 输出 10241.024 Console.WriteLine(step.Process(520.520)); // 输出 520.520 } }
有的时候,我们希望在我们管道中执行的每一步,在开始和结束时,上层模块都能获得相应的事件通知,这个时候,我们就需要需改一下我们的管道包装器,使其支持这个需求。
首先,我们需要实现一个支持事件监听的具体功能类,示例代码代码如下所示:
public class EventStep<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> { public event Action<INPUT> OnInput; public event Action<OUTPUT> OnOutput; private readonly IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> _innerStep; public EventStep(IPipelineStep<INPUT,OUTPUT> innerStep) { _innerStep = innerStep; } public OUTPUT Process(INPUT input) { OnInput?.Invoke(input); var output = _innerStep.Process(input); OnOutput?.Invoke(output); return output; } }
public static class PipelineStepEventExtensions { public static OUTPUT Step<INPUT, OUTPUT>(this INPUT input, IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> step, Action<INPUT> inputEvent = null, Action<OUTPUT> outputEvent = null) { if (inputEvent != null || outputEvent != null) { var eventDecorator = new EventStep<INPUT, OUTPUT>(step); eventDecorator.OnInput += inputEvent; eventDecorator.OnOutput += outputEvent; return eventDecorator.Process(input); } return step.Process(input); } }
public class DoubleStep : IPipelineStep<int, int> { public int Process(int input) { return input * input; } } class Program { static void Main(string[] args) { var input = 10; Console.WriteLine($"Input Value:{input}[{input.GetType()}]"); var pipeline = new EventStep<int, int>(new DoubleStep()); pipeline.OnInput += i => Console.WriteLine($"Input Value:{i}"); pipeline.OnOutput += o => Console.WriteLine($"Output Value:{o}"); var output = pipeline.Process(input); Console.WriteLine($"Output Value: {output} [{output.GetType()}]"); Console.WriteLine("\r\n"); //补充:使用扩展方法进行调用 Console.WriteLine(10.Step(new DoubleStep(), i => { Console.WriteLine($"Input Value:{i}"); }, o => { Console.WriteLine($"Output Value:{o}"); })); } }
输出结果如下图所示:
可迭代执行是指当我们的管道中注册了多个功能模块时,不是一次性执行完所以的功能模块,而是每次只执行一个功能,后续功能会在下次执行该管道对应的代码块时接着执行,直到该管道中所有的功能模块执行完毕为止。该特性主要是通过 yield return 来实现。
首先,我们需要实现一个该特性的管道包装器类,示例代码如下所示:
public class LoopStep<INPUT, OUTPUT> : IPipelineStep<IEnumerable<INPUT>, IEnumerable<OUTPUT>> { private readonly IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> _internalStep; public LoopStep(IPipelineStep<INPUT,OUTPUT> internalStep) { _internalStep = internalStep; } public IEnumerable<OUTPUT> Process(IEnumerable<INPUT> input) { foreach (INPUT item in input) { yield return _internalStep.Process(item); } //等价于下述代码段 //return from INPUT item in input // select _internalStep.Process(item); } }
public static class PipelineStepLoopExtensions { public static IEnumerable<OUTPUT> Step<INPUT, OUTPUT>(this IEnumerable<INPUT> input, IPipelineStep<INPUT, OUTPUT> step) { LoopStep<INPUT, OUTPUT> loopDecorator = new LoopStep<INPUT, OUTPUT>(step); return loopDecorator.Process(input); } }
class Program { static void Main(string[] args) { var list = Enumerable.Range(0, 10); foreach (var item in list.Step(new DoubleStep())) { Console.WriteLine(item); } } }