第 115 講：C# 4 之動態(tài)綁定（二）：DynamicObject 類型
在上一節(jié)內(nèi)容里我們講到了如何去使用一個(gè) dynamic 關(guān)鍵字定義出來的類型，以及它的底層原理（實(shí)現(xiàn)是用的 object 來接收的，使得過程會產(chǎn)生裝拆箱操作）。
今天我們來看看我們前文沒有解決的另外一個(gè)維度的問題，就是如何將一個(gè)對象動態(tài)化，搞成一個(gè)直接在后面用小數(shù)點(diǎn)跟上一個(gè)可能完全不存在的屬性，比如前文的 .FirstName 和 .LastName 這樣的規(guī)則。
Part 1 引例：數(shù)據(jù)字典包裝類
1-1 使用字典類型
考慮一種用法。假設(shè)我定義了一個(gè)字典，這個(gè)字典包含了眾多我們可能在程序里會用到的文字信息。舉個(gè)例子，我們的程序是走國際化路線的，也就意味著我們可能需要實(shí)現(xiàn)一套代碼，存儲中文和英語兩種不同的語言的用法。比如說，我有一個(gè)求和運(yùn)算的簡易程序，有兩個(gè)輸入框和一個(gè)按鈕，按鈕提示用戶按下去就獲取結(jié)果。按鈕在中文環(huán)境下是顯示為“求和”，而在英語里則顯示為“add”。
咱們簡化一下。我們不在這篇文章里實(shí)現(xiàn)整個(gè)代碼，而只關(guān)心這個(gè)存儲的“求和”和“add”這個(gè)信息到代碼里去，并且怎么調(diào)取出來。顯然，我們可以想到一個(gè)辦法：字典。
字典數(shù)據(jù)類型 Dictionary<,> 可以按照指定類型來獲取數(shù)值。而且它在 C# 里有一個(gè)騷操作，使用索引器的語法，就可以取值。于是，考慮這樣的行為，我們可以這么去做。
這里用到一個(gè) C# 提供的字典的初始化器的語法。字典的元素初始化器語法的最外層和別的數(shù)據(jù)類型也一樣，也是一對大括號。不過和別的類型不一樣的地方是，因?yàn)樽值涞?
Add方法要兩個(gè)元素，因此 C# 對這個(gè)數(shù)據(jù)類型具有特殊的初始化語法規(guī)則：使用的是嵌套級別的一對大括號，大括號只包含兩個(gè)元素，其中第一個(gè)是它的鍵，而第二個(gè)則是它的值。這個(gè)語法在前文 C# 3 里并未說明，因?yàn)樵谥暗奈恼吕镉貌坏皆摂?shù)據(jù)類型，所以就沒有過多講解。
1-2 封裝一個(gè) ResourceDictionary 類型
為了我們稍后能夠靈活穩(wěn)定處理多個(gè)語言的話，我們可以包裝一個(gè)專門的類型：ResourceDictionary 類型：
比如這樣。很好理解，對吧。
當(dāng)然，你用
sealed class也可以，這里用struct單純是因?yàn)樗鼉?nèi)部只有一個(gè)數(shù)據(jù)成員_kvp，還是引用類型的。學(xué)過 C# 的小伙伴應(yīng)該都知道，嵌套級別的數(shù)據(jù)成員，如果是引用類型的話，不管是存儲在值類型里，還是在引用類型里，它都是以引用的形式存在。所謂的引用，在底層也就是一個(gè)一個(gè)的地址數(shù)據(jù)。所以，這里的_kvp其實(shí)是一個(gè)地址罷了。一個(gè)地址數(shù)值只占據(jù)很小的內(nèi)存空間，因此定義為struct的話，在實(shí)例化該類型的對象的時(shí)候，比class就要快上不少。
接著，我們有了這個(gè)類型之后，將對象給存儲進(jìn)去。
1-3 CultureInfo.CurrentCulture 屬性獲取語言習(xí)慣
那么，如何去做到按語言去取字典的數(shù)值呢？這里我們用到的是一個(gè)叫國際化的類型：CultureInfo。這個(gè)類型可以取出我們當(dāng)前用戶在運(yùn)行的這個(gè)程序所在操作系統(tǒng)，用的是什么語言。
這里稍微說清楚一點(diǎn)。由于地理位置的特殊性，臺灣地區(qū)、香港地區(qū)和澳門地區(qū)作為使用繁體字的地區(qū)，它們的習(xí)慣和內(nèi)陸地區(qū)使用的中文并不相同，內(nèi)陸使用的是簡體字，而臺灣、澳門和香港地區(qū)則用的是繁體字。而且就臺灣、澳門和香港這三個(gè)地區(qū)來看，它們自己的繁體字寫法也有時(shí)候不相同，因此如果你在臺灣地區(qū)、香港地區(qū)的話，得到的結(jié)果就不會是 zh-CN 這個(gè)結(jié)果，比如臺灣地區(qū)在這個(gè)規(guī)則上得到的結(jié)果是 zh-TW 而不是 zh-CN。雖然咱們都知道，它們是中國不可分割的一部分，但對于文字習(xí)慣來說，使用中文漢字的習(xí)慣并不相同，因此就導(dǎo)致了同樣使用中文的地方也有不同的使用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，因此，臺灣、香港和澳門地區(qū)在語言的使用標(biāo)準(zhǔn)上就被分離出來了。所以請不要對于這樣的問題進(jìn)行雞蛋里挑骨頭的無理取鬧。
1-4 封裝一個(gè) Resource 類型作為終極類型
那么，我們現(xiàn)在有了包裝類型，并且也學(xué)會了如何去按語言分配和取字典信息了，下面我們就來完善整個(gè)行為。我們要想讓用戶可以優(yōu)雅地使用這個(gè)多語言的字典，我們光實(shí)例化出來兩個(gè) ResourceDictionary 還不夠。因?yàn)檫@樣并不方便，像是做特別復(fù)雜的國際化處理的時(shí)候，這樣的字典可能包含幾十個(gè)。是的，確實(shí)是幾十個(gè)。所以這樣實(shí)例化字典之后，使用 switch 來判斷使用具體哪個(gè)字典的行為并不優(yōu)雅。那么怎么做呢？
我們再套一層 Dictionary<,> 對象。這次，我們把鍵值對的鍵和值分別對應(yīng)上 string 和 ResourceDictionary。其中的 string 是這里通過 CultureInfo.CurrentCulture 屬性得到的實(shí)例，取 Name 而得到的字符串結(jié)果；而通過字符串相等性的比較，我們就可以達(dá)到找尋對應(yīng)字典的用法。
Resource 類型來存儲它們。通過我們添加的 Add
1-5 追加 Resource 的字典取值成員
既然有了終極類型了，那么我們自然是需要通過這個(gè)綜合對象來完成不同語言取不同字典的規(guī)則。對于這個(gè)類型來說，我們需要開放一個(gè)用戶可以使用的取值規(guī)則。做法是開一個(gè)和 ResourceDictionary 一樣用途的索引器，傳入 string 類型當(dāng)參數(shù)。由于 ResourceDictionary 的索引器是因?yàn)榈讓拥淖值浔话b起來了所以必須打開索引器來取里面的數(shù)據(jù)，而 Resource 類型是高階的用法，所以它的索引器除了取值用，還要額外帶有判斷語言習(xí)慣的操作。所以，我們要設(shè)計(jì)為這樣才比較合理：
1-6 試著使用一下自己寫的數(shù)據(jù)字典包裝類
然后，我們就算完成了整個(gè)封裝包裝過程。下面，我們只需要在主方法里進(jìn)行處即可。
resource 變量的索引器操作。這個(gè) resource 就是前文里定義出來的那個(gè) resource
來看看效果：
“求和”二字就是我們最開始在主方法里寫的讀入的數(shù)據(jù)信息“求和”。至此，引例就完成了。如果你還需要寫更多的語言的字典的話，只需要往 resource 變量里加就行了。而至于這個(gè) zh-CN 啊，en-US 怎么得來的，請參考網(wǎng)上給出的表格。這個(gè)叫做 （英語叫 Locale Codes）。
說起來很有意思，i18n 這個(gè)詞語的由來竟然是因?yàn)?internationalization 單詞太長了，一共 20 個(gè)字母，i 和 n 是它的頭尾，剩下一共 18 個(gè)字母，所以就簡寫成 i18n 了。
Part 2 DynamicObject 類型
在我們前文的取值代碼里，我們用到了索引器：
resource["鍵"]
我們想讓它也可以生效。這怎么做到呢？難道直接把前面的 var resource = ... 給改成 dynamic resource = ... 這么簡單嗎？當(dāng)然不是。因?yàn)檫@里的索引器參數(shù)是一個(gè)字符串啊，我們直接是將這個(gè)字符串同等當(dāng)成屬性方在了實(shí)例的右邊。這種用法實(shí)在是不可能只是簡單改成 dynamic 而已。那么，怎么做呢？
2-1 定義單例
單例模式（Singleton Pattern）不知道你聽說過沒有。這是 C# 編程語言里的一種設(shè)計(jì)模式。可能你對設(shè)計(jì)模式并不熟悉，所以我們就直接在這里說清楚了吧。單例模式就是往這個(gè)類型里創(chuàng)建一個(gè)可以隨時(shí)隨地訪問的靜態(tài)只讀實(shí)例，并防止用戶再次對類型進(jìn)行實(shí)例化的設(shè)計(jì)模式。做法很簡單，改掉兩處代碼：
定義單例；
私有化構(gòu)造器。
私有化構(gòu)造器，然后把構(gòu)造器呢，用于這個(gè)靜態(tài)只讀的實(shí)例 Instance，它作為唯一一個(gè)你可以對接使用 Resource 類型對象的方案而存在。這就叫單例模式。
單例模式的其中一個(gè)作用（即我們這里用到的作用）是防止用戶誤用代碼，創(chuàng)建過多沒有意義的實(shí)例出來。
2-2 讓 Resource 類型從 DynamicObject 派生
接下來就是這篇文章的重頭戲了。我們需要讓 Resource 類型從 DynamicObject 類型派生。好在我們剛好給 Resource 用引用類型實(shí)現(xiàn)了。因?yàn)橹殿愋褪菬o法自定義繼承派生關(guān)系的，所以這個(gè)只能引用類型來做。
把頭部改成這樣即可。
這個(gè) DynamicObject 作為關(guān)鍵的一步，我先說明一下它是什么。
它是我們將對象動態(tài)化的一個(gè)重要規(guī)則和約定。如果一個(gè)對象可以使用前文那樣的動態(tài)屬性調(diào)用一個(gè)完全沒有的成員，卻可以定義出一套固定的取值規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的話，那么必須要從這個(gè) DynamicObject 類型進(jìn)行派生。派生之后，對象就有了 dynamic 后引用一個(gè)完全不存在的成員，但又可以正確執(zhí)行的能力了。
2-3 重寫 TryGetMember 方法
接著，雖然我們并未對代碼進(jìn)行重寫好像也沒問題，但是我們這里需要重寫一個(gè)里面的方法，目的是為了關(guān)聯(lián)上前文的 resource.AddOperationName 的神奇調(diào)用規(guī)則，以及字典。
在從 DynamicObject 類型派生之后，我們可以搞到這樣的重寫：
輸入 override，就可以看到 TryGetMember 方法，然后按 tab 按鍵確認(rèn)你的輸入，就可以得到這樣的代碼。不過，這個(gè) base.TryGetMember 是在調(diào)用基類型的默認(rèn)的代碼，因此沒有意義，我們要將其刪除，改成我們自己用的代碼。
先來簡要介紹一下兩個(gè)參數(shù)。第一個(gè)參數(shù) binder 提供綁定的信息，也就是我們剛才使用的 resource.AddOperationName 語法里，屬性引用的這個(gè) AddOperationName 的基本用法規(guī)則和信息；而第二個(gè)參數(shù)，則是返回我們應(yīng)該正常通過 resource.AddOperationName 的用法應(yīng)該正常返回什么結(jié)果出來。返回值 bool 類型是暗示了我們是否可以這么去使用。
考慮到例子里，我們是按字典取值的，所以我們可以把返回值定義理解為“是否可以成功從字典里取到合適的結(jié)果”，而 out object result 這個(gè)參數(shù)則返回出來這個(gè)看起來很像是屬性引用的表達(dá)式的結(jié)果。
我們改寫代碼為這樣：
看起來實(shí)現(xiàn)有些復(fù)雜，但多數(shù)都是注釋文字。我們仔細(xì)理解一下注釋。
首先，我們通過第一個(gè)參數(shù) binder 的 Name 屬性，獲取到屬性引用的那個(gè)成員的信息。因?yàn)檫@里是動態(tài)使用的，編譯器并不會發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，所以編譯通過；而對于底層來說，這個(gè)屬性引用實(shí)際上是不存在的，所以它不外乎就是一個(gè)字符串一樣的存在。因此，binder.Name 得到的結(jié)果就是字符串形式的表達(dá)。這一點(diǎn)很神奇，屬性引用的屬性居然被轉(zhuǎn)為了字符串寫法。
然后，我們使用一個(gè) try-catch 語句來完成取值。注意，這里盡量不要拋異常，是為了保證取值的成功或失敗。失敗的話，C# 會自動產(chǎn)生異常，因此不必我們手寫。懂意思嗎？就是說，這個(gè)方法只是動態(tài)調(diào)用過程的其中核心一步，而其它的步驟都被 C# 包裝好了，行為也都包裝好了，因此不必我們在方法里拋異常來告知用戶出錯(cuò)，拋異常留給 C# 就行。這個(gè)方法如果返回 false，就表示我們綁定失敗，于是就會產(chǎn)生 RuntimeBinderException 異常，在前文已經(jīng)說過了。
至此，我們就算把關(guān)鍵的行為和操作給說完了。
2-4 單例模式的類型改成 dynamic
這一步很關(guān)鍵。我們在前文給出的是 Resource Instance = new Resource()，現(xiàn)在我們需要改成 dynamic Instance = new Resource()：
這一步很關(guān)鍵。目的是為了讓對象真的可以動態(tài)處理。因?yàn)槲覀冎暗?Resource 類型都是以實(shí)際類型存儲和存在的，這里改成 dynamic 后，對象又從 DynamicObject 類型派生，因此 C# 會識別代碼，并自動知道如何去處理。
2-5 修改 Main 方法的代碼
最后一步是修改 Main 的代碼。我們改下后面的部分，完整的代碼如下：
這里的 Resource.Instance 就是在使用這個(gè)單例，而這里的 Add 方法和 AddOperationName 這個(gè)“假屬性”也都在正常操作和調(diào)用方法的具體內(nèi)容。其中，Add 方法本身就存在，所以不管它是不是 dynamic 類型的，這個(gè)方法也都會被正常處理和執(zhí)行到；而下面的 AddOperationName 并不存在，但屬性的引用的底層實(shí)現(xiàn)被我們重寫了，所以也不會出錯(cuò)。
再來看下這次我們修改后的完整版代碼吧：
來看這次我們得到的結(jié)果：
非常好，我們修改了之后也得到了我們要的結(jié)果，而且代碼雖然更多了，但是主方法里的代碼更優(yōu)雅了。封裝是麻煩的，但是用起來是方便的，這就是編程。
Part 3 DynamicObject 支持的處理行為
實(shí)際上，不僅是前文用到的屬性的綁定，還有很多的成員全都可以在 DynamicObject 的部分成員重寫之后完成正常的執(zhí)行和使用。我們打開 DynamicObject 對象的元數(shù)據(jù)：
可以發(fā)現(xiàn)它竟然有這么多方法。其中：
TryBinaryOperation：對一個(gè)dynamic對象參與的二元運(yùn)算符行為進(jìn)行執(zhí)行處理。比如說我對了一個(gè)dynamic對象和一個(gè)int使用了+運(yùn)算符操作，那么具體在底層綁定和定義處理規(guī)則的時(shí)候，你需要重寫這個(gè)方法；TryConvert：對一個(gè)dynamic對象上使用到的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換或隱式轉(zhuǎn)換（雖然dynamic類型自身很少有隱式轉(zhuǎn)換）進(jìn)行處理。比如如果我用到了一個(gè)dynamic類型的obj對象的(int)obj操作，你就需要重寫這個(gè)方法；TryCreateInstance：對一個(gè)dynamic對象進(jìn)行實(shí)例化。常見的情況就是new一個(gè)出來；TryDeleteIndex：這個(gè)方法對應(yīng)到 C# 里沒有相同的語法，所以就不介紹了；TryDeleteMember：這個(gè)方法對應(yīng)到 C# 里也沒有相同的語法，所以就不介紹了；TryGetIndex：對一個(gè)dynamic對象使用索引器取值的時(shí)候。比如dynamic的對象obj使用了obj[1, 2, 3]如此的語法；TryGetMember：對一個(gè)dynamic對象使用了屬性或字段的時(shí)候。這個(gè)方法就是前文里重寫的那個(gè)；TryInvoke：對一個(gè)dynamic對象，直接當(dāng)委托的形式直接跟小括號調(diào)用的語法。比如dynamic對象obj直接使用obj(1, 2, 3)這樣的語法的時(shí)候；TryInvokeMember：對一個(gè)dynamic對象調(diào)用類似方法調(diào)用的規(guī)則。比如dynamic對象obj調(diào)用類似obj.InnerMethod(1, 3)這樣的方法的時(shí)候；TrySetIndex：對一個(gè)dynamic對象使用索引器在賦值的時(shí)候。比如dynamic對象obj使用了obj[3] = 0如此的語法。注意它和前文TryGetIndex的區(qū)別，前文是取值，這里是賦值；TrySetMember：對dynamic對象使用字段或?qū)傩酝镔x值的時(shí)候；TryUnaryOperation：對dynamic對象使用一元運(yùn)算符的時(shí)候。比如對一個(gè)dynamic對象使用了自增運(yùn)算符++的時(shí)候。
至此，我們就把 C# 提供的兩種動態(tài)類型的語法給大家介紹完了。下一講的內(nèi)容則繼續(xù)是 C# 4 的語法：用于委托和接口里的泛型參數(shù)的協(xié)變性和逆變性。這個(gè)規(guī)則好像在 C# 2 提過，但它是針對委托的參數(shù)和返回值的，并沒有說泛型參數(shù)。泛型參數(shù)有一個(gè)比較重要的轉(zhuǎn)換優(yōu)化，在 C# 4 里才有，這個(gè)我們在下一講會給大家介紹。
