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Visual Basic自动属性与只读属性实现

2024-08-174.8k 阅读

Visual Basic自动属性

在Visual Basic编程中，自动属性为开发人员提供了一种简洁的方式来定义属性。它极大地简化了属性的声明，减少了样板代码，使得代码更加清晰和易于维护。

自动属性的基本概念

传统上，当我们定义一个属性时，需要显式地声明一个私有字段来存储属性的值，并为该属性提供 Get 和 Set 访问器。例如，假设我们有一个表示人的类，其中包含姓名属性：

Public Class Person
    Private _name As String
    Public Property Name() As String
        Get
            Return _name
        End Get
        Set(ByVal value As String)
            _name = value
        End Set
    End Property
End Class

在上述代码中，我们声明了一个私有字段 _name 来存储姓名的值，然后通过 Name 属性的 Get 和 Set 访问器来获取和设置这个值。

而使用自动属性，上述代码可以简化为：

Public Class Person
    Public Property Name As String
End Class

这里，Visual Basic编译器会自动为 Name 属性生成一个隐藏的私有字段，并提供默认的 Get 和 Set 访问器。这个隐藏的字段是编译器生成的，我们在代码中无法直接访问它，但通过属性的访问器可以间接操作它。

自动属性的优势

  1. 代码简洁性：自动属性大大减少了定义属性所需的代码量。对于简单的属性，不再需要编写重复的私有字段声明和基本的访问器代码。这使得代码更加紧凑，提高了代码的可读性。例如，在一个包含多个简单属性的类中，使用自动属性可以避免大量的样板代码，让类的定义更加清晰。
  2. 快速开发：由于代码量的减少，开发人员可以更快地定义属性。这在快速原型开发或者开发一些不太复杂的业务对象时，能够显著提高开发效率。例如，在构建一个简单的数据传输对象（DTO）时，使用自动属性可以快速定义对象的各个属性。
  3. 一致性：自动属性遵循一致的模式，所有自动属性都有默认的行为，即通过隐藏字段来存储值，并提供基本的 Get 和 Set 操作。这种一致性使得代码更易于理解和维护，尤其是对于团队开发，新成员可以更容易地理解和使用自动属性。

自动属性的初始化

有时候，我们可能需要在属性声明时为其设置一个初始值。对于自动属性，这可以通过简单的赋值操作来实现。例如：

Public Class Person
    Public Property Name As String = "Unknown"
    Public Property Age As Integer = 0
End Class

在上述代码中，Name 属性初始化为 "Unknown"，Age 属性初始化为 0。这样，当创建 Person 类的实例时，这些属性已经有了初始值。

自动属性与继承

自动属性在继承体系中同样适用。子类可以继承父类的自动属性，并根据需要进行重写或扩展。例如：

Public Class Animal
    Public Property Name As String
End Class

Public Class Dog
    Inherits Animal
    Public Property Breed As String
End Class

在上述代码中，Dog 类继承自 Animal 类，它不仅继承了 Animal 类的 Name 自动属性，还定义了自己的 Breed 自动属性。

当子类重写父类的自动属性时，需要注意访问修饰符的一致性。例如，如果父类的属性是 Public，子类重写时也必须是 Public。例如：

Public Class Shape
    Public Property Color As String
End Class

Public Class Rectangle
    Inherits Shape
    Public Overrides Property Color As String
        Get
            Return MyBase.Color.ToUpper()
        End Get
        Set(ByVal value As String)
            MyBase.Color = value
        End Set
    End Property
End Class

在这个例子中，Rectangle 类重写了 Shape 类的 Color 属性。在 Get 访问器中，它将颜色值转换为大写后返回，而 Set 访问器则直接调用基类的设置逻辑。

自动属性与数据绑定

在很多应用场景中，尤其是在Windows Forms或WPF开发中，数据绑定是一个重要的功能。自动属性与数据绑定配合得非常好。例如，在Windows Forms中，我们可以将一个控件（如 TextBox）的数据绑定到一个包含自动属性的对象的属性上。

假设我们有一个 Person 类：

Public Class Person
    Public Property Name As String
    Public Property Age As Integer
End Class

然后在Windows Forms的代码中：

Public Class Form1
    Private person As New Person()

    Private Sub Form1_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load
        TextBox1.DataBindings.Add("Text", person, "Name")
        TextBox2.DataBindings.Add("Text", person, "Age")
    End Sub
End Class

在上述代码中，TextBox1 绑定到 person 对象的 Name 属性，TextBox2 绑定到 person 对象的 Age 属性。这样，当 person 对象的属性值发生变化时，相应的文本框会自动更新显示，反之亦然。

Visual Basic只读属性实现

只读属性在编程中也非常常见，它允许我们创建只能读取而不能直接设置的属性。这在保护数据的完整性或者提供一些计算结果作为属性值时非常有用。

只读属性的基本实现

在Visual Basic中，实现只读属性有几种方式。一种常见的方式是只提供 Get 访问器，而不提供 Set 访问器。例如：

Public Class Circle
    Private _radius As Double

    Public Sub New(ByVal radius As Double)
        _radius = radius
    End Sub

    Public ReadOnly Property Area() As Double
        Get
            Return Math.PI * _radius * _radius
        End Get
    End Property
End Class

在上述代码中，Circle 类有一个私有字段 _radius 表示圆的半径。Area 属性是一个只读属性，它通过 Get 访问器返回圆的面积。由于没有 Set 访问器，外部代码只能读取 Area 属性的值，而不能直接设置它。

使用自动属性实现只读属性

从Visual Basic 10.0开始，我们可以使用自动属性的语法来创建只读属性。例如：

Public Class Rectangle
    Private _width As Integer
    Private _height As Integer

    Public Sub New(ByVal width As Integer, ByVal height As Integer)
        _width = width
        _height = height
    End Sub

    Public ReadOnly Property Area As Integer
        Get
            Return _width * _height
        End Get
    End Property
End Class

这里，Area 属性使用了自动属性的语法，但通过声明为 ReadOnly，它成为了一个只读属性。编译器会自动为其生成隐藏的存储字段，并只提供 Get 访问器。

只读属性与构造函数初始化

通常，只读属性的值在对象创建时就已经确定。因此，在构造函数中初始化与只读属性相关的数据是很常见的做法。例如：

Public Class Employee
    Private _hireDate As DateTime

    Public Sub New(ByVal hireDate As DateTime)
        _hireDate = hireDate
    End Sub

    Public ReadOnly Property YearsOfService() As Double
        Get
            Dim currentDate As DateTime = DateTime.Now
            Return (currentDate - _hireDate).TotalDays / 365.25
        End Get
    End Property
End Class

在上述代码中，Employee 类的 YearsOfService 只读属性通过构造函数接收的 hireDate 来计算员工的服务年限。这样，在对象创建后，YearsOfService 属性的值就根据 hireDate 确定，并且不能被外部代码修改。

只读属性与数据保护

只读属性在保护数据完整性方面起着重要作用。例如，假设我们有一个表示银行账户的类，账户余额应该只能通过特定的存款和取款方法来修改，而不能直接设置。我们可以将余额属性设置为只读：

Public Class BankAccount
    Private _balance As Double

    Public Sub New(ByVal initialBalance As Double)
        _balance = initialBalance
    End Sub

    Public ReadOnly Property Balance() As Double
        Get
            Return _balance
        End Get
    End Property

    Public Sub Deposit(ByVal amount As Double)
        _balance += amount
    End Sub

    Public Sub Withdraw(ByVal amount As Double)
        If _balance >= amount Then
            _balance -= amount
        Else
            Throw New Exception("Insufficient funds")
        End If
    End Sub
End Class

在上述代码中，Balance 属性是只读的，外部代码只能读取账户余额。要修改余额，必须通过 Deposit 和 Withdraw 方法，这两个方法可以包含必要的业务逻辑，如检查余额是否足够等，从而保护了账户余额数据的完整性。

只读属性与接口

在接口定义中，也可以定义只读属性。实现接口的类必须提供该只读属性的实现。例如：

Public Interface IAccount
    ReadOnly Property Balance As Double
End Interface

Public Class SavingsAccount
    Implements IAccount
    Private _balance As Double

    Public Sub New(ByVal initialBalance As Double)
        _balance = initialBalance
    End Sub

    Public ReadOnly Property Balance As Double Implements IAccount.Balance
        Get
            Return _balance
        End Get
    End Property
End Class

在上述代码中，IAccount 接口定义了一个只读属性 Balance。SavingsAccount 类实现了 IAccount 接口，并提供了 Balance 属性的具体实现。这样，通过接口，我们可以统一不同类型账户的只读余额属性的访问方式。

只读属性与多线程应用

在多线程应用中，只读属性也有其特殊的意义。由于只读属性的值不能被外部修改，在多线程环境下，对于只读属性的读取操作通常不需要额外的同步机制（前提是属性的计算不涉及共享状态的修改）。例如：

Public Class SharedData
    Private _result As Double

    Public Sub New()
        _result = CalculateResult()
    End Sub

    Private Function CalculateResult() As Double
        '一些复杂的计算
        Return 42.0
    End Function

    Public ReadOnly Property Result As Double
        Get
            Return _result
        End Get
    End Property
End Class

在多线程环境下，多个线程可以安全地读取 Result 属性的值，而不用担心数据竞争问题，因为该属性是只读的，不会被其他线程修改。

只读属性与序列化

在对象序列化过程中，只读属性的处理方式需要特别注意。通常情况下，序列化框架会尝试将对象的所有公共属性都进行序列化。对于只读属性，如果其值在反序列化时不需要重新计算或者设置，那么可以正常进行序列化。但如果只读属性的值是在运行时动态计算的，并且依赖于对象的其他状态，可能需要特殊处理。

例如，假设我们有一个类：

<Serializable()>
Public Class Order
    Private _orderItems As List(Of OrderItem)
    Public Sub New()
        _orderItems = New List(Of OrderItem)
    End Sub

    Public Sub AddItem(ByVal item As OrderItem)
        _orderItems.Add(item)
    End Sub

    Public ReadOnly Property TotalPrice() As Double
        Get
            Dim total As Double = 0
            For Each item In _orderItems
                total += item.Price * item.Quantity
            Next
            Return total
        End Get
    End Property
End Class

<Serializable()>
Public Class OrderItem
    Public Property Price As Double
    Public Property Quantity As Integer
End Class

在上述代码中，Order 类的 TotalPrice 属性是一个只读属性，它的值是根据 _orderItems 列表动态计算的。在序列化 Order 对象时，TotalPrice 属性的值不会被单独序列化，因为它是一个计算属性。在反序列化后，当需要获取 TotalPrice 属性的值时，会重新根据 _orderItems 列表进行计算。

如果希望在序列化时包含只读属性的值，可以考虑在类中添加一个方法来获取序列化所需的数据，然后在反序列化后通过该方法重新设置相关状态。例如：

<Serializable()>
Public Class Order
    Private _orderItems As List(Of OrderItem)
    Private _cachedTotalPrice As Double
    Public Sub New()
        _orderItems = New List(Of OrderItem)
    End Sub

    Public Sub AddItem(ByVal item As OrderItem)
        _orderItems.Add(item)
        _cachedTotalPrice = CalculateTotalPrice()
    End Sub

    Private Function CalculateTotalPrice() As Double
        Dim total As Double = 0
        For Each item In _orderItems
            total += item.Price * item.Quantity
        Next
        Return total
    End Function

    Public ReadOnly Property TotalPrice() As Double
        Get
            Return _cachedTotalPrice
        End Get
    End Property

    <OnSerializing()>
    Private Sub OnSerializing(ByVal context As StreamingContext)
        _cachedTotalPrice = CalculateTotalPrice()
    End Sub

    <OnDeserialized()>
    Private Sub OnDeserialized(ByVal context As StreamingContext)
        _cachedTotalPrice = CalculateTotalPrice()
    End Sub
End Class

<Serializable()>
Public Class OrderItem
    Public Property Price As Double
    Public Property Quantity As Integer
End Class

在上述改进后的代码中，通过 OnSerializing 和 OnDeserialized 特性，在序列化和反序列化时更新 _cachedTotalPrice 的值，从而使得 TotalPrice 属性在序列化和反序列化过程中能够保持一致的行为。

只读属性的性能考虑

对于简单的只读属性，如直接返回一个存储字段的值，性能开销通常可以忽略不计。但对于一些复杂的只读属性，例如需要进行大量计算的属性，可能会对性能产生影响。

例如，假设我们有一个表示矩阵的类，其中有一个只读属性用于计算矩阵的行列式：

Public Class Matrix
    Private _values As Double(,)

    Public Sub New(ByVal values As Double(,))
        _values = values
    End Sub

    Public ReadOnly Property Determinant() As Double
        Get
            '这里是计算行列式的复杂逻辑
            Return CalculateDeterminant(_values)
        End Get
    End Property

    Private Function CalculateDeterminant(ByVal matrix As Double(,)) As Double
        '复杂的行列式计算代码
        Return 0.0
    End Function
End Class

在这种情况下，如果频繁读取 Determinant 属性，每次都进行复杂的计算可能会导致性能问题。一种优化方法是缓存计算结果，只有当矩阵的值发生变化时才重新计算。例如：

Public Class Matrix
    Private _values As Double(,)
    Private _cachedDeterminant As Double?
    Private _isDirty As Boolean = True

    Public Sub New(ByVal values As Double(,))
        _values = values
    End Sub

    Public Sub UpdateValues(ByVal newValues As Double(,))
        _values = newValues
        _isDirty = True
    End Sub

    Public ReadOnly Property Determinant() As Double
        Get
            If _isDirty OrElse Not _cachedDeterminant.HasValue Then
                _cachedDeterminant = CalculateDeterminant(_values)
                _isDirty = False
            End If
            Return _cachedDeterminant.Value
        End Get
    End Property

    Private Function CalculateDeterminant(ByVal matrix As Double(,)) As Double
        '复杂的行列式计算代码
        Return 0.0
    End Function
End Class

在上述改进后的代码中，通过 _cachedDeterminant 缓存行列式的值，并通过 _isDirty 标志来判断矩阵的值是否发生变化。只有当矩阵值变化或者缓存值不存在时才重新计算行列式，从而提高了读取 Determinant 属性的性能。

只读属性与反射

在使用反射时，我们可以获取类的只读属性信息。例如，我们可以通过反射获取类的所有属性，包括只读属性，并获取其值。例如：

Public Class MyClass
    Public ReadOnly Property MyReadOnlyProperty As String = "Hello"
End Class

Module Module1
    Sub Main()
        Dim myObject As New MyClass()
        Dim type As Type = myObject.GetType()
        Dim propertyInfo As PropertyInfo = type.GetProperty("MyReadOnlyProperty")
        If propertyInfo IsNot Nothing Then
            Dim value As Object = propertyInfo.GetValue(myObject, Nothing)
            Console.WriteLine(value)
        End If
    End Sub
End Module

在上述代码中，通过反射获取 MyClass 类的 MyReadOnlyProperty 属性，并获取其值。需要注意的是，通过反射虽然可以获取只读属性的值，但在一般情况下，不应该通过反射来尝试修改只读属性的值，因为这会违反属性的设计初衷，并且可能导致不可预测的行为。

只读属性与代码维护

在代码维护过程中，对于只读属性的修改需要谨慎。如果要修改只读属性的计算逻辑，可能会影响到依赖该属性的所有代码。例如，如果修改了 Circle 类中 Area 属性的计算逻辑，所有依赖该属性获取圆面积的代码都需要进行相应的检查和测试。

此外，如果需要将一个只读属性改为可读写属性，不仅需要添加 Set 访问器，还需要考虑对现有代码的影响。例如，之前依赖该属性只读特性的业务逻辑可能需要进行调整，以确保数据的一致性和完整性。

同时，在代码审查过程中，对于只读属性的定义和使用应该进行仔细审查。确保只读属性的命名能够清晰地反映其只读特性，并且其实现逻辑与业务需求相符。例如，一个名为 CurrentUserID 的只读属性，应该确保其值在对象的生命周期内确实不会被外部代码修改。

只读属性与设计模式

在一些设计模式中，只读属性也有其应用场景。例如，在享元模式中，享元对象的某些属性可能被设计为只读。享元对象通常是共享的，为了保证多个客户端使用时数据的一致性，将一些属性设置为只读可以避免数据冲突。

假设我们有一个文本渲染系统，其中字符对象作为享元对象：

Public Class Character
    Private _charValue As Char
    Private _font As Font

    Public Sub New(ByVal charValue As Char, ByVal font As Font)
        _charValue = charValue
        _font = font
    End Sub

    Public ReadOnly Property CharValue As Char
        Get
            Return _charValue
        End Get
    End Property

    Public ReadOnly Property Font As Font
        Get
            Return _font
        End Get
    End Property
End Class

Public Class CharacterFactory
    Private Shared _characters As New Dictionary(Of Char, Character)

    Public Shared Function GetCharacter(ByVal charValue As Char, ByVal font As Font) As Character
        If Not _characters.ContainsKey(charValue) Then
            _characters(charValue) = New Character(charValue, font)
        End If
        Return _characters(charValue)
    End Function
End Class

在上述代码中，Character 类的 CharValue 和 Font 属性被设计为只读，因为这些属性在享元对象创建后不应该被修改。多个文本渲染实例可以共享这些 Character 享元对象，只读属性保证了共享数据的一致性。

只读属性与单元测试

在对包含只读属性的类进行单元测试时，需要重点测试只读属性的返回值是否正确。例如，对于 Circle 类的 Area 属性，可以编写如下单元测试：

<TestClass()>
Public Class CircleTests
    <TestMethod()>
    Public Sub TestAreaCalculation()
        Dim circle As New Circle(5.0)
        Dim expectedArea As Double = Math.PI * 5.0 * 5.0
        Assert.AreEqual(expectedArea, circle.Area, 0.0001)
    End Sub
End Class

在上述单元测试中，创建一个半径为 5.0 的 Circle 对象，计算预期的面积值，并与 Area 属性的实际返回值进行比较，确保面积计算的正确性。同时，还可以测试只读属性是否确实不能被设置，例如通过尝试在测试中设置只读属性并验证是否会引发编译错误或运行时异常。

通过以上对Visual Basic自动属性与只读属性的详细介绍，包括它们的基本概念、实现方式、应用场景、优势以及相关的性能、维护、测试等方面的考虑，希望能帮助开发人员更好地理解和运用这两种重要的属性特性，编写出更加高效、健壮和易于维护的代码。