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Visual Basic代码生成与T4模板应用

2023-02-246.5k 阅读

Visual Basic代码生成基础

代码生成的概念与重要性

在软件开发过程中，代码生成是一种强大的技术手段。它旨在通过自动化的方式，依据特定的规则和模板生成所需的代码。手动编写代码虽然灵活，但在面临大规模、重复性代码编写任务时，效率低下且容易出错。例如，在企业级应用开发中，数据库访问层代码往往涉及大量对数据库表的增删改查操作，这些操作在逻辑上具有相似性，如果手动逐行编写，不仅耗时费力，而且难以保证代码风格的一致性。

代码生成能够显著提高开发效率。以生成数据库访问层代码为例，通过代码生成工具，只需提供数据库表结构信息，就能自动生成相应的增删改查方法，大大节省了开发时间。同时，它有助于提升代码质量，由于生成的代码遵循统一的模板和规则，代码风格一致，减少了因人为因素导致的错误，提高了代码的可读性和可维护性。

Visual Basic代码生成方式

  1. 基于文本替换的代码生成 这是一种较为简单直观的代码生成方式。其核心原理是在一个模板文件中预留一些占位符，然后通过程序将这些占位符替换为实际的内容。在Visual Basic中，可以使用字符串处理函数来实现。
' 定义模板字符串
Dim template As String = "Public Class [ClassName]" & vbCrLf & _
                        "    Public Sub New()" & vbCrLf & _
                        "        '这里是构造函数的逻辑，待替换' [ConstructorLogic]" & vbCrLf & _
                        "    End Sub" & vbCrLf & _
                        "End Class"
' 替换占位符
Dim className As String = "MyClass"
Dim constructorLogic As String = "Console.WriteLine(""对象已创建"")"
Dim generatedCode As String = template.Replace("[ClassName]", className).Replace("[ConstructorLogic]", constructorLogic)
' 输出生成的代码
Console.WriteLine(generatedCode)

在上述代码中，template是定义的模板字符串，其中[ClassName]和[ConstructorLogic]是占位符。通过Replace方法将实际的类名和构造函数逻辑替换到模板中，从而生成所需的代码。这种方式简单直接，但对于复杂的代码结构，模板的维护和管理可能会变得困难。

  1. 基于语法树的代码生成 Visual Basic有其自身的语法结构，基于语法树的代码生成是深入到语法层面进行代码构建。这种方式首先需要解析已有的代码或者根据需求构建语法树节点，然后遍历语法树来生成代码。在Visual Basic中，可以借助Roslyn编译器平台来实现基于语法树的代码生成。
' 引用Roslyn相关的命名空间
Imports Microsoft.CodeAnalysis
Imports Microsoft.CodeAnalysis.VisualBasic
Imports Microsoft.CodeAnalysis.VisualBasic.Syntax

' 创建一个简单的类语法树节点
Dim classDeclaration = SyntaxFactory.ClassDeclaration("MyNewClass") _
                       .AddModifiers(SyntaxFactory.Token(SyntaxKind.PublicKeyword)) _
                       .AddMembers(
                            SyntaxFactory.ConstructorDeclaration(SyntaxFactory.Identifier("MyNewClass")) _
                                         .AddModifiers(SyntaxFactory.Token(SyntaxKind.PublicKeyword)) _
                                         .WithBody(SyntaxFactory.Block(
                                              SyntaxFactory.ExpressionStatement(
                                                   SyntaxFactory.InvocationExpression(
                                                        SyntaxFactory.MemberAccessExpression(SyntaxKind.SimpleMemberAccessExpression,
                                                                                             SyntaxFactory.IdentifierName("Console"),
                                                                                             SyntaxFactory.IdentifierName("WriteLine")),
                                                        SyntaxFactory.ArgumentList(SyntaxFactory.SeparatedList(
                                                                         {SyntaxFactory.Argument(SyntaxFactory.LiteralExpression(SyntaxKind.StringLiteralExpression,
                                                                                                                               SyntaxFactory.Literal("构造函数被调用"))})))))))
' 生成语法树
Dim compilationUnit = SyntaxFactory.CompilationUnit() _
                                  .AddMembers(classDeclaration)
' 将语法树转换为字符串（生成的代码）
Dim generatedCode = compilationUnit.NormalizeWhitespace().ToFullString()
Console.WriteLine(generatedCode)

在这段代码中，使用Roslyn的SyntaxFactory来构建类声明、构造函数等语法树节点，然后将这些节点组合成一个编译单元语法树。最后通过NormalizeWhitespace和ToFullString方法将语法树转换为可编译的代码字符串。基于语法树的代码生成方式更加灵活和强大，能够处理复杂的代码结构，但它需要对Visual Basic的语法有深入的理解。

T4模板简介

T4模板概述

T4（Text Template Transformation Toolkit）是一种文本模板转换工具，它在代码生成领域有着广泛的应用。T4模板本质上是一种混合了文本和控制逻辑的文件，通过执行模板中的控制逻辑，生成最终的文本输出，而这个输出往往就是我们需要的代码。

T4模板有两种类型：运行时模板和设计时模板。运行时模板在应用程序运行时执行，用于生成动态内容，例如根据不同的用户输入生成不同的配置文件。设计时模板在开发环境中执行，通常用于生成项目中的代码文件，比如在创建新的数据库表后，自动生成相关的数据访问层代码。

T4模板在Visual Studio中的集成

Visual Studio对T4模板提供了良好的支持。在Visual Studio项目中，可以很方便地添加T4模板文件。右键点击项目，选择“添加” -> “新建项”，在弹出的对话框中选择“文本模板”即可添加一个T4模板文件，文件扩展名为.tt。

T4模板文件由两部分组成：文本块和控制块。文本块就是普通的文本内容，在生成输出时会原封不动地输出。控制块包含了用于生成文本的逻辑，以<%和%>包裹。例如：

<#@ template language="VB" #>
<#
    Dim myValue As String = "Hello, T4!"
#>
生成的内容: <#= myValue #>

在上述模板中，<%@ template language="VB" %>声明了模板使用的语言为Visual Basic。<#和#>之间是控制块，在这里定义了一个变量myValue。<#= myValue #>是一个输出表达式，会将myValue的值输出到生成的文本中。通过这种方式，T4模板能够灵活地生成各种文本内容，包括Visual Basic代码。

Visual Basic中使用T4模板进行代码生成

创建简单的Visual Basic代码生成T4模板

  1. 定义模板结构 首先，创建一个新的T4模板文件，例如MyCodeGenerator.tt。在模板文件的开头，声明使用Visual Basic语言：
<#@ template language="VB" #>

然后，定义一些将要在模板中使用的变量和逻辑。假设要生成一个简单的Visual Basic类，包含一个属性和一个方法。

<#
    Dim className As String = "MyGeneratedClass"
    Dim propertyName As String = "MyProperty"
    Dim propertyType As String = "String"
    Dim methodName As String = "MyMethod"
#>
  1. 生成类代码 接下来，开始生成Visual Basic类的代码。使用文本块和控制块组合来生成代码结构。
Public Class <#= className #>
    Private _<#= propertyName.ToLower() #> As <#= propertyType #>
    Public Property <#= propertyName #> As <#= propertyType #>
        Get
            Return _<#= propertyName.ToLower() #>
        End Get
        Set(value As <#= propertyType #>)
            _<#= propertyName.ToLower() #> = value
        End Set
    End Property
    Public Sub <#= methodName #>()
        Console.WriteLine("This is the <#= methodName #> method.")
    End Sub
End Class

在这个模板中，通过在文本块中嵌入控制块输出表达式，动态生成了类名、属性名、属性类型和方法名，从而创建了一个完整的Visual Basic类代码。

基于数据驱动的代码生成

  1. 从外部数据源获取数据 在实际应用中，往往需要根据外部数据源的数据来生成代码。例如，从数据库表结构生成数据访问层代码。可以使用ADO.NET等技术从数据库中获取表结构信息。假设已经有一个函数GetTableColumns用于获取指定表的列信息，返回一个包含列名和列类型的集合。
Imports System.Data.SqlClient

Public Function GetTableColumns(tableName As String) As List(Of Tuple(Of String, String))
    Dim columns As New List(Of Tuple(Of String, String))
    Using connection As New SqlConnection("your_connection_string")
        connection.Open()
        Dim query As String = "SELECT COLUMN_NAME, DATA_TYPE FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS WHERE TABLE_NAME = @TableName"
        Using command As New SqlCommand(query, connection)
            command.Parameters.AddWithValue("@TableName", tableName)
            Using reader = command.ExecuteReader()
                While reader.Read()
                    Dim columnName As String = reader.GetString(0)
                    Dim columnType As String = reader.GetString(1)
                    columns.Add(Tuple.Create(columnName, columnType))
                End While
            End Using
        End Using
    End Using
    Return columns
End Function
  1. 在T4模板中使用数据 在T4模板中，可以引用上述函数来获取数据并生成代码。首先，在T4模板中导入包含GetTableColumns函数的命名空间。
<#@ assembly name="$(SolutionDir)\YourProjectName\bin\Debug\YourProjectName.dll" #>
<#@ import namespace="YourNamespace" #>

然后，在模板中获取数据并生成代码。假设要生成一个数据访问类，包含对表的查询方法。

<#
    Dim tableName As String = "YourTableName"
    Dim columns = GetTableColumns(tableName)
#>
Public Class <#= tableName #>DataAccess
    Public Function Get<#= tableName #>() As List(Of <#= tableName #>)
        Dim result As New List(Of <#= tableName #>)
        Using connection As New SqlConnection("your_connection_string")
            connection.Open()
            Dim query As String = "SELECT "
            For Each column In columns
                query &= column.Item1 & ", "
            Next
            query = query.TrimEnd(", ") & " FROM " & tableName
            Using command As New SqlCommand(query, connection)
                Using reader = command.ExecuteReader()
                    While reader.Read()
                        Dim item As New <#= tableName #>()
                        For Each column In columns
                            Dim propertyInfo = GetType(<#= tableName #>).GetProperty(column.Item1)
                            propertyInfo.SetValue(item, reader(column.Item1))
                        Next
                        result.Add(item)
                    End While
                End Using
            End Using
        End Using
        Return result
    End Function
End Class

在这个模板中，首先通过GetTableColumns函数获取表的列信息，然后根据这些信息生成了一个数据访问类，其中包含了查询表数据的方法。这种基于数据驱动的代码生成方式，能够根据不同的数据源动态生成相应的代码，大大提高了代码生成的灵活性和实用性。

T4模板的复用与模块化

  1. 创建可复用的T4模板片段 在实际项目中，可能会有一些通用的代码生成逻辑，例如生成属性的逻辑、生成构造函数的逻辑等。可以将这些通用逻辑封装成可复用的T4模板片段。创建一个新的T4模板文件，例如CommonTemplates.tt，在其中定义一些通用的模板片段。
<#@ template language="VB" #>
<#+
    Public Function GenerateProperty(propertyName As String, propertyType As String) As String
        Return <#= $@"
    Private _<#= propertyName.ToLower() #> As <#= propertyType #>
    Public Property <#= propertyName #> As <#= propertyType #>
        Get
            Return _<#= propertyName.ToLower() #>
        End Get
        Set(value As <#= propertyType #>)
            _<#= propertyName.ToLower() #> = value
        End Set
    End Property
" #>
    End Function
#>

在这个模板中，定义了一个GenerateProperty函数，用于生成一个Visual Basic属性的代码。

  1. 在主模板中复用片段 在主T4模板中，可以引用并使用这些复用的模板片段。假设在MainCodeGenerator.tt中要生成一个包含多个属性的类。
<#@ template language="VB" #>
<#@ include file="CommonTemplates.tt" #>
<#
    Dim className As String = "MyComplexClass"
#>
Public Class <#= className #>
    <#= GenerateProperty("Property1", "Integer") #>
    <#= GenerateProperty("Property2", "DateTime") #>
End Class

在这个主模板中，通过<%@ include file="CommonTemplates.tt" %>引用了CommonTemplates.tt模板文件，然后在生成类的代码中调用GenerateProperty函数来生成属性代码。这种复用与模块化的方式，提高了T4模板的可维护性和代码生成的效率，避免了重复编写相同的代码生成逻辑。

高级T4模板应用与优化

T4模板中的条件逻辑与循环

  1. 条件逻辑 在T4模板中，条件逻辑可以根据不同的条件生成不同的代码。例如，根据一个标志位来决定是否生成某个方法。
<#@ template language="VB" #>
<#
    Dim generateMethod As Boolean = True
#>
Public Class MyClass
    <#
        If generateMethod Then
    #>
    Public Sub MySpecialMethod()
        Console.WriteLine("This is a special method.")
    End Sub
    <#
        End If
    #>
End Class

在这个模板中，通过If语句判断generateMethod的值，如果为True，则生成MySpecialMethod方法的代码。条件逻辑使得代码生成更加灵活，能够根据不同的需求生成定制化的代码。

  1. 循环 循环在T4模板中常用于处理集合数据，例如生成多个属性或者方法。结合前面从数据库获取列信息生成数据访问类的例子，假设要为每一列生成一个对应的查询方法。
<#@ template language="VB" #>
<#@ assembly name="$(SolutionDir)\YourProjectName\bin\Debug\YourProjectName.dll" #>
<#@ import namespace="YourNamespace" #>
<#
    Dim tableName As String = "YourTableName"
    Dim columns = GetTableColumns(tableName)
#>
Public Class <#= tableName #>DataAccess
    <#
        For Each column In columns
    #>
    Public Function Get<#= tableName #>By<#= column.Item1 #>(<#= column.Item1 #> As <#= column.Item2 #>) As List(Of <#= tableName #>)
        Dim result As New List(Of <#= tableName #>)
        Using connection As New SqlConnection("your_connection_string")
            connection.Open()
            Dim query As String = "SELECT * FROM " & tableName & " WHERE " & column.Item1 & " = @" & column.Item1
            Using command As New SqlCommand(query, connection)
                command.Parameters.AddWithValue("@" & column.Item1, <#= column.Item1 #>)
                Using reader = command.ExecuteReader()
                    While reader.Read()
                        Dim item As New <#= tableName #>()
                        For Each col In columns
                            Dim propertyInfo = GetType(<#= tableName #>).GetProperty(col.Item1)
                            propertyInfo.SetValue(item, reader(col.Item1))
                        Next
                        result.Add(item)
                    End While
                End Using
            End Using
        End Using
        Return result
    End Function
    <#
        Next
    #>
End Class

在这个模板中，通过For Each循环遍历columns集合，为每一列生成一个根据该列查询数据的方法。循环的使用使得代码生成能够适应不同数量的数据，提高了代码生成的通用性。

优化T4模板性能

  1. 减少模板中的重复计算 在T4模板中，如果某些计算在多个地方重复执行，会影响性能。例如，在生成多个属性的代码时，每次都计算属性的小写形式就会造成不必要的开销。可以将这些计算提前进行，并将结果存储在变量中。
<#@ template language="VB" #>
<#
    Dim propertyNames() As String = {"Property1", "Property2", "Property3"}
    Dim propertyTypes() As String = {"Integer", "String", "DateTime"}
    Dim lowerCasePropertyNames() As String = New String(propertyNames.Length - 1) {}
    For i As Integer = 0 To propertyNames.Length - 1
        lowerCasePropertyNames(i) = propertyNames(i).ToLower()
    Next
#>
Public Class MyClass
    <#
        For i As Integer = 0 To propertyNames.Length - 1
    #>
    Private _<#= lowerCasePropertyNames(i) #> As <#= propertyTypes(i) #>
    Public Property <#= propertyNames(i) #> As <#= propertyTypes(i) #>
        Get
            Return _<#= lowerCasePropertyNames(i) #>
        End Get
        Set(value As <#= propertyTypes(i) #>)
            _<#= lowerCasePropertyNames(i) #> = value
        End Set
    End Property
    <#
        Next
    #>
End Class

在这个模板中，提前计算并存储了属性名的小写形式，避免了在生成每个属性代码时重复计算。

  1. 使用缓存机制 对于一些耗时的操作，例如从数据库获取数据，可以使用缓存机制来提高性能。在T4模板中，可以通过定义一个静态变量来实现简单的缓存。
<#@ template language="VB" #>
<#@ assembly name="$(SolutionDir)\YourProjectName\bin\Debug\YourProjectName.dll" #>
<#@ import namespace="YourNamespace" #>
<#+
    Private Shared cachedColumns As List(Of Tuple(Of String, String)) = Nothing
    Public Function GetCachedTableColumns(tableName As String) As List(Of Tuple(Of String, String))
        If cachedColumns Is Nothing Then
            cachedColumns = GetTableColumns(tableName)
        End If
        Return cachedColumns
    End Function
#>
<#
    Dim tableName As String = "YourTableName"
    Dim columns = GetCachedTableColumns(tableName)
#>
Public Class <#= tableName #>DataAccess
    ' 生成代码部分...
End Class

在这个模板中，定义了一个cachedColumns静态变量来缓存从数据库获取的列信息。GetCachedTableColumns函数首先检查缓存是否为空，如果为空则调用GetTableColumns获取数据并缓存，否则直接返回缓存的数据。这样在多次调用获取列信息时，避免了重复的数据库查询操作，提高了T4模板的性能。

通过合理运用条件逻辑、循环以及性能优化技巧，能够使T4模板在Visual Basic代码生成中发挥更大的作用，生成更加高效、灵活和优质的代码。