.NET 每周分享第 60 期

卷首语

每个上了年纪的 C# 的开发者几乎都用过 Resharper 这个插件，在 Visual Studio 还没有像现在强大之前，Resharper 插件让我们写出更加优秀的 C# 代码。今年是 Resharper 插件问世的 20 周年，第一个版本出现在 Visual Studio 2005 上，有了 Resharper 的成功，JetBrains 公司才后续推出了 Rider, dotPeek ,dotTrace 等相关软件。

文章推荐

1、20 个 Visual Studio 必须要知道的快捷键

Visual Studio 有很多快捷键，这些 20 个快捷键是最有用的

Ctrl + K, C: 注释掉某行
Ctrl+ K, U：撤回注释
Ctrl + K, D: 格式化文档
Ctrl + , : 调出查询面板
Ctrl + Q: 调出功能查询面板
Ctrl + G: 跳转到某一行
Alt + / : 调出 Co-pilot
Ctrl + K, S: 添加代码域
Ctrl + R, R: 重命名
Ctrl + Space：建议命名
prop：创建属性
ctor: 创建构造函数
Ctrl+L: 剪切行代码并且拷贝到历史粘贴板
Ctrl + Shift +L: 删除行
Alt + 上下方向键：移动某一行的位置
Ctrl + Alt +B: 显示该文档所有断点
Ctrl + Shift + F9: 删除所有断点
Ctrl + M +O: 合并所有代码块
Ctrl + M +M : 展示所有代码快
Ctrl+ R + W: 展示所有的空白行

2、NugetAudit

NugetAudit 2.0 已经发布，它可以帮助我们解决 .NET 项目依赖中出现 ``Vulnerability的问题。举个例子，如果你的项目中引用了Newontsoft.Json` 9.0 版本，但是由于这个版本有安全性的漏洞，那么在编译这个项目的时候，就会出现一个 Warning 信息。那么该如何解决这个问题呢？

直接升级这个有问题的依赖
如果是间接引用的包导致的问题，比如项目包引用关系如下 A->B->C, 如果 C 包出现问题，那么我们应该优先升级 A, 其次是 B，最后是 C 包。

如果想要 Suppress 某个有个问题的报告，可以在 csproj 中的配置相关内容

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <!--  other parts of the project left out of this example -->
  <ItemGroup>
    <NuGetAuditSuppress Include="https://github.com/advisories/GHSA-6qmf-mmc7-6c2p" />
  </ItemGroup>
</Project>

3、理解 IQueryable<T>

IQueryable 是 System.Linq 命名空间中的一个类，它继承 IEnumerable 的接口，也即是所有的 Linq 表达式都可以用在 IQueryable 中，但是 IQueryable 中有一个重要的属性 Expression ，那么它是做什么的呢？

List<FamousPerson> famousPeople = [
  new FamousPerson(1, "Sandy Cheeks", false),
  new FamousPerson(2, "Tony Stark", true),
  new FamousPerson(3, "Captain Marvel", true),
  new FamousPerson(4, "Captain America", true),
  new FamousPerson(5, "SpongeBob SquarePants", false),
  new FamousPerson(6, "Hulk", false)
];

IQueryable<FamousPerson> famousAndCanFly =
    famousPeople.AsQueryable().Where(x => x.CanFly);

famousAndCanFly = famousAndCanFly.Where(x => x.Id < 3);

famousAndCanFly = famousAndCanFly.Where(
    x => x.Name.Contains("s", StringComparison.OrdinalIgnoreCase));

Console.WriteLine(famousAndCanFly.Expression);

class FamousPerson
(int id, string name, bool canFly) {
  public bool CanFly => canFly;

  public int Id => id;

  public string Name => name;
}

输出的结果如下

System.Collections.Generic.List`1[FamousPerson].Where(x => x.CanFly).Where(x => (x.Id < 3)).Where(x => x.Name.Contains("s", OrdinalIgnoreCase))

一旦有了 Expression 这样的树结构，那么不同的数据提供者根据 Expression 实现自己的方式，比如 EF Core 可以将表达式树转换成相应的 SQL 语句，这样也能根据不同的情况进行优化。

4、自定义类型集合表达式

C# 12 中引入了集合初始化的特性，这样可以通过非常简单的方式来初始化一个集合，比如

List<int> values = [1, 2, 3];

那么该如何定义自己的类型也支持这种集合初始化方式呢？最直接的方法是实现 IEnumerable 或者 IEnumerable<T> 接口，然后实现 Add(T val) 的方法

public class MyCollection: IEnumerable // Implementing the non-generic IEnumerable
{
    // Backing collection that contains the data
    private readonly List<int> _list = new();

    // Implement the required member of IEnumerable
    public IEnumerator GetEnumerator() => _list.GetEnumerator();

    // The required Add() method for collection initializers
    public void Add(int val)
    {
        _list.Add(val);
    } 
}

MyCollection<int> myCollection = new() { 1, 2, 3, 4 };

另外一种方式是使用 CollectionBuilder 注解

[CollectionBuilder(typeof(MyCollection), nameof(Create))]
public class MyCollection
{
    // 👇 This is the method the collection expression calls
    // It must take a ReadOnlySpan<> of the values and return an instance
    // of the collection
    public static MyCollection Create(ReadOnlySpan<int> values) => new(values);

    private readonly int[] _values;
    public MyCollection(ReadOnlySpan<int> values)
    {
        // Because all the values are provided in the constructor, we can
        // use an array backing type instead of a list, which is more efficient
        // to create, and doesn't need to expose a mutation Add() method
        _values = values.ToArray();
    }

    // Must have a GetEnumerator() method that returns an IEnumerator implementation
    public IEnumerator<int> GetEnumerator() => _values.AsEnumerable().GetEnumerator();
}

5、ASP.NET Core 中式 Open Telemetry

Open Telemetry 是一个公开的 Telemetry 标准，那么该如何在 ASP.NET Core 应用程序中集成它呢？这个视频给了一个非常直接的 demo。

6、C# 中 GUID 在数据库中的缺陷

随着分布式应用程序越来越流行，很对应用程序中的对象采用 GUID 作为主键，如果使用 SQL Server 作为存储的的话，会出现一个性能上的问题。

public class Book
{
    public Guid Id { get; set; } 
    public string? Name { get; set; }
}

public class ApplicationDbContext : DbContext
{
    public DbSet<Book> Books {get; set;}
    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
    {
        modelBuilder.Entity<Book>()
           .HasKey(x => x.Id);
        base.OnModelCreating(modelBuilder);
    }
}
var options = new DbContextOptionsBuilder<ApplicationDbContext>()
    .UseSqlServer(connectionString)
    .Options;
ApplicationDbContext context = new ApplicationDbContext(options);
context.Books.Add(new Book { Name = "6 book", Id = Guid.NewGuid()});
context.Books.Add(new Book { Name = "7 book", Id = Guid.NewGuid()});
context.Books.Add(new Book { Name = "8 book", Id = Guid.NewGuid()});
context.Books.Add(new Book { Name = "9 book", Id = Guid.NewGuid()});
context.Books.Add(new Book { Name = "10 book", Id = Guid.NewGuid()});
context.SaveChanges();

这里 Book 对象的 Id 属性的类型是 GUID, 也是也是数据库表中的主键，在插入对象的时候，通过 Guid.NewGuid() 的方法生成该字段。看上去好像没什么问题，但是如果我们查看数据库的实现细节的话，我们可以看到 Id 索引是 Clustered 类型。

这样每次插入数据，都需要在物理磁盘中按照此索引调整。但是在应用程序中 Guid.NewGuid 方法并不能保证单调的，这样导致每次插入的时候必须进行大量 I/O 操作，影响性能。所以解决办法是在构造数据库的时候，指定该索引不是 Clustered

modelBuilder.Entity<Book>()
      .HasKey(x => x.Id)
      .IsClustered(false);

另外一种方法是让 SQL Server 自己生成 GUID，这样能够保证生成的 Index 值是自增的。

modelBuilder.Entity<Book>()
      .Property(x => x.Id)
      .ValueGeneratedOnAdd();

7、高性能 C# 代码

这是一个演讲分享，作者介绍了在实际工作中关于高性能 C# 代码的实践，主要包含下面几个主题

Span<T>, ReadOnlySpan<T> 和 Memory<T>
ArrayPool
System.IO.Pipelines 和 ReadOnlySequence<T>
System.Text.Json

8、StringSyntax

StringSyntax 是随着 .NET 7 推出的功能，它主要是解决一个问题，让 IDE 根据方法的定义，提供有效的字符串参数的定义。举个例子，比如方法的定义如下

void SomeDatetime(string val)
{
}

这里 SomeDatetime 接受一个字符串，它是一个 DateTime 类型的 format 类型。但是问题是字符串的类型太自由了，一步留神就会导致一个无法检查的错误。那么 StringSyntax 就是解决这个问题。

void SomeDatetime([StringSyntax(StringSyntaxAttribute.DateTimeFormat)]string val)
{
}

这里的参数有一个 [StringSyntax(StringSyntaxAttribute.DateTimeFormat)] 的注解，它表明这个参数接受一个 Datetime Format 类型，比如 yyyy-mm-dd 等等。这样编辑器在调用这个方法的时候，就会提供智能相关的提示。除了 Datetime Format, 还有其他类型，比如 GUID, JSON, Regex 等等。

9、ASP.NET Core 最佳实践

这是 ASP.NET Core 官方文档中的最佳实践内容

使用缓存
理解 hot code paths
避免阻塞调用
将大的对象返回小的页面
返回 IEnumerable<T> 之前需要使用 ToListAsync 方法
避免大对象分配
优化数据访问和 I/O
使用 HttpClientFactory
通用代码运行快，比如中间件
不要在 HTTP Requests 中运行长时间运行的任务
前端访问的资源尽可能简化
压缩响应
使用最新的 ASP.NET Core 代码
最小化异常
避免同步读写请求和响应的 body
使用 ReadFromAsync 而不是 Request.Form
避免将把请求的大 body 读入内存中
不要将 IHttpContextAccessor.HttpContext 保存在字段中
不要在多线程中访问 HttpContext
在请求完成后使用 HttpContext
不要在后台线程中捕获 HttpContext
不要在后台线程中捕获注入的服务对象
不要在相应body 开始后修改响应码和头
不要在调用 Next() 当你开始写响应 body

10、Channel 类型使用

Channel 是 C# 类型，它可以帮助我们实现类似生产者（Producer）和消费者(Consumer)的设计模式，比如

var myChannel = Channel.CreateUnbounded();
for(int i=0; i < 10; i++){
    await myChannel.Writer.WriteAsync(i);
}
while(true)
{
     var item = await myChannel.Reader.ReadAsync();
     Console.WriteLine(item);
}

那么它和其它使用 Queue 实现有什么区别呢？

明确责任

如果使用 Queue 的话，实现的大概如下:

class MyProducer {
    private readonly Queue<int> _queue;
    public MyProducer(Queue<int> queue) {
        _queue = queue;
    }
}
class MyConsumer {
    private readonly Queue<int> _queue;
    public MyConsumer(Queue<int> queue) {
        _queue = queue;
    }
}

我们需要将 Queue 的实例作为 Producer 和 Consumer 的构造函数，这个要求我们只能在 Producer 中使用 Enqueue 而且 Consumer 中使用 Dequeue, 但是这个只能要求开发者保持这个约束。如果使用 Channel 的话，可以规避这个问题

class MyProducer{
    private readonly ChannelWriter<int> _channelWriter;
    public MyProducer(ChannelWriter<int> channelWriter){
        _channelWriter = channelWriter;
    }
}

class MyConsumer{
    private readonly ChannelReader<int> _channelReader;
    public MyConsumer(ChannelReader<int> channelReader){
        _channelReader = channelReader;
    }
}

我们可以传递不同的 Channel 中的实现给不同的 Producer 和 Consumer。

关闭功能

Channel 中的 Writer 可以通知该 Channel 已经关闭，这样 Consumer 可以释放响应的资源

_ = Task.Factory.StartNew(async () => {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        await channel.Writer.WriteAsync(i);
        await Task.Delay(10);
    }

    channel.Writer.Complete();
});

try
{
    while(true) {
    var item = await channel.Reader.ReadAsync();
    Console.WriteLine(item);
    }
}
catch (ChannelClosedException)
{
    Console.WriteLine("Channel is closed");
}

Writer.Complete() 方法可以让 Reader.ReadAsync() 方法抛出 ChannelClosedException。当然也可以使用 await foreach 方法避免捕获异常

await foreach (var item in channel.Reader.ReadAllAsync()) {
    Console.WriteLine(item);
    await Task.Delay(100);
}

配置模式

除了 UnboundedChannel，也可以使用 BoundedChannel, 它可以配置 Channel 在写入的行为

var channelOptions = new BoundedChannelOptions(10) {
    FullMode = BoundedChannelFullMode.Wait
};

var myChannel = Channel.CreateBounded<int>(channelOptions);

比如这里我们创建了只有 10 大小的 Channel, 而且在当 Channel 满了，后续的写入处于等待状态。

11、理解 Stack Trace

理解 C# 代码中的异常调用栈（Stack Trace）对于我们 debug 非常有帮助，C# 中有如下几种异常调用栈信息

Stack Trace

System.NullReferenceException: Object reference not set to an instance of an object.
   at ConsoleApp.Program.MethodA() in C:\projects\ConsoleApp\Program.cs:line 20
   at ConsoleApp.Program.Main(String[] args) in C:\projects\ConsoleApp\Program.cs:line 10

调用栈的第一行指出了抛异常的内容，是 NullReferenceException, 下面紧接着是调用的反顺序。不过值得注意的是，它每一行都有三个空格。

Inner Exception Stack Trace

当你的代码抛出异常后，被 catch 语句捕获后，然后重新的抛出新的异常，可以原本的异常将设置为最外面的异常的 InnerException 属性

Unhandled exception. System.ApplicationException: application error
 ---> System.NullReferenceException: Object reference not set to an instance of an object.
   at Program.<Main>$(String[] args) in C:\Users\fenga\tizan\codebase\episodes\exceptiondemo\Program.cs:line 6
   --- End of inner exception stack trace ---
   at Program.<Main>$(String[] args) in C:\Users\fenga\tizan\codebase\episodes\exceptiondemo\Program.cs:line 10

这里用 ---> 指出下面的异常是来自 InnerException 而 --- End of inner exception stack trace -- 表示 InnerException 已经结束，下面的的内容就是原本最外面异常的调用栈。

Aggregated Exception Stack Trace

Aggregated Exception 用来封装多个异常，通常发生在并行或者异步中代码代码中

System.AggregateException: One or more errors occurred. (One of the identified items was in an invalid format.) (Object reference not set to an instance of an object.)
 ---> System.FormatException: One of the identified items was in an invalid format.
   at ConsoleApp.A.X() in C:\projects\ConsoleApp\A.cs:line 13
   at Program.<Main>$(String[] args) in C:\projects\ConsoleApp\Program.cs:line 9
   --- End of inner exception stack trace ---
 ---> (Inner Exception #1) System.NullReferenceException: Object reference not set to an instance of an object.
   at ConsoleApp.B.Y() in C:\projects\ConsoleApp\A.cs:line 21
   at Program.<Main>$(String[] args) in C:\projects\ConsoleApp\Program.cs:line 18
<---

第一行的 AggregateExcpetion 用括号标记出每个异常的 Message, 在这里用两个异常。接着下面的 ---> 开头的部分，标记出每个异常的调用栈信息。

Fattened Stack Trace

在异步代码中，有时候程序运行在不同的代码片段中。

Azure.Messaging.ServiceBus.ServiceBusException: The lock supplied is invalid. Either the lock expired, or the message has already been removed from the queue, or was received by a different receiver instance. (MessageLockLost). For troubleshooting information, see https://aka.ms/azsdk/net/servicebus/exceptions/troubleshoot.
   at Azure.Messaging.ServiceBus.Amqp.AmqpReceiver.ThrowLockLostException()
   at Azure.Messaging.ServiceBus.Amqp.AmqpReceiver.DisposeMessageAsync(Guid lockToken, Outcome outcome, TimeSpan timeout)
   at Azure.Messaging.ServiceBus.Amqp.AmqpReceiver.CompleteInternalAsync(Guid lockToken, TimeSpan timeout)
   at Azure.Messaging.ServiceBus.Amqp.AmqpReceiver.<>c.<<CompleteAsync>b__43_0>d.MoveNext()
--- End of stack trace from previous location ---
   at Azure.Messaging.ServiceBus.ServiceBusRetryPolicy.<>c__22`1.<<RunOperation>b__22_0>d.MoveNext()
--- End of stack trace from previous location ---
   at Azure.Messaging.ServiceBus.ServiceBusRetryPolicy.RunOperation[T1,TResult](Func`4 operation, T1 t1, TransportConnectionScope scope, CancellationToken cancellationToken, Boolean logRetriesAsVerbose)
   at Azure.Messaging.ServiceBus.ServiceBusRetryPolicy.RunOperation[T1](Func`4 operation, T1 t1, TransportConnectionScope scope, CancellationToken cancellationToken)
   at Azure.Messaging.ServiceBus.Amqp.AmqpReceiver.CompleteAsync(Guid lockToken, CancellationToken cancellationToken)
   at Azure.Messaging.ServiceBus.ServiceBusReceiver.CompleteMessageAsync(ServiceBusReceivedMessage message, CancellationToken cancellationToken)
   at Azure.Messaging.ServiceBus.ReceiverManager.ProcessOneMessage(ServiceBusReceivedMessage triggerMessage, CancellationToken cancellationToken)

在这里使用 --- End of stack trace from previous location --- 作为分隔符，表明代码执行到这里，然后去其他地方。这个经常发生了 await 结束后，继续执行面的代码。

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