C# 中的“智能枚举”：如何在枚举中增加行为

目录

• 枚举的基本用法回顾
• 枚举常见的设计模式运用
  • 介绍
• 智能枚举
  • 代码示例
  • 业务应用
• 小结

枚举的基本用法回顾

以下是一个常见的 C# 枚举（enum）的示例：

enum Weekday
{
    Monday,
    Tuesday,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Weekday today = Weekday.Tuesday;

        Console.WriteLine("今天是" + today.ToString() + "。");
        Console.WriteLine("明天是" + (Weekday)(((int)today + 1) % 7) + "。");
        Console.WriteLine("昨天是" + (Weekday)(((int)today + 6) % 7) + "。");
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个名为 Weekday 的枚举，其中包括每个星期的日子。然后在 Main 方法中，我们将 today 变量设置为 Tuesday，并使用 ToString() 方法将其转换为字符串。

接下来，我们计算并输出明天和昨天的日子。我们使用强制类型转换将枚举值转换为整数，然后在取模 7 意义下加或减 1 或 6，以便正确地计算出前一天或后一天的日子。

输出结果应该是这样的：

今天是 Tuesday。
明天是 Wednesday。
昨天是 Monday。

枚举常见的设计模式运用

enum 可以应用在许多种设计模式下：

• 状态模式
• 策略模式
• 工厂模式
• 观察者模式

介绍

1. 状态模式

状态模式用于根据对象的内部状态来改变其行为。enum 可以很好地表示对象的状态，因此它是实现状态模式的常见选择。在 C# 中，您可以使用 switch 语句来根据不同的 enum 值执行不同的操作。

2. 策略模式

策略模式允许您根据运行时条件选择不同的算法或行为。enum 可以很好地表示这些条件，因此它是实现策略模式的常见选择。在 C# 中，您可以使用 switch 语句或 if-else 语句来根据不同的 enum 值选择不同的算法或行为。

3. 工厂模式

工厂模式允许您使用一个共同的接口来创建不同的对象。enum 可以很好地表示这些对象的类型，因此它是实现工厂模式的常见选择。在 C# 中，您可以使用 switch 语句或 if-else 语句来根据不同的 enum 值创建不同的对象。

4. 观察者模式

观察者模式用于建立对象之间的松散耦合关系。enum 可以很好地表示观察者对象的状态，因此它是实现观察者模式的常见选择。在 C# 中，您可以使用 enum 来表示观察者对象的状态，并使用委托或事件来通知观察者对象。

智能枚举

什么是智能枚举？智能枚举不是官方的一个称谓，而是作者定义的一个名词。

这种带行为的一种枚举，简单的可以定义为：智能枚举 = 枚举 + 丰富的行为。

它由原来的 enum 类型（值类型）改变成了 class 类型（引用类型），允许您将行为和方法绑定到每个枚举类型上。这意味着您可以在枚举类型上调用方法和属性，就像在类实例上调用它们一样。

智能枚举跟设计模式的意义一样，可以帮助您避免重复的代码，并提高代码的可读性和可维护性。它们还可以使您的代码更加类型安全，因为编译器可以验证您是否使用了正确的枚举值。

代码示例

首先，我们先定义一个抽象的类型，方便后续重用：

public abstract class Enumeration<TEnum> : IEquatable<Enumeration<TEnum>> where TEnum : Enumeration<TEnum>
{
    private static readonly Dictionary<int, TEnum?> Enumerations = GetEnumerations();

    /// <summary>
    /// 枚举类型
    /// </summary>
    private static readonly Type EnumType = typeof(TEnum);

    protected Enumeration(int value, string name)
    {
        Value = value;
        Name = name;
    }

    /// <summary>
    /// 名称
    /// </summary>
    public string Name { get; protected init; }

    /// <summary>
    /// 值
    /// </summary>
    public int Value { get; protected init; }

    public static TEnum? FromName(string name) => Enumerations.Values.SingleOrDefault(x => x.Name == name);

    public static TEnum? FromValue(int value) => Enumerations.TryGetValue(value, out var enumeration) ? enumeration : default;

    public bool Equals(Enumeration<TEnum>? other) => other is not null && GetType() == other.GetType() && Value == other.Value;

    public override bool Equals(object? obj) => obj is Enumeration<TEnum> other && Equals(other);

    public override int GetHashCode() => HashCode.Combine(Value, Name);

    private static Dictionary<int, TEnum?> GetEnumerations() => EnumType
        .GetFields(BindingFlags.Public | BindingFlags.Static | BindingFlags.FlattenHierarchy)
        .Where(x => EnumType.IsAssignableFrom(x.FieldType))
        .Select(x => (TEnum?)x.GetValue(default)).ToDictionary(x => x?.Value ?? 0);
}

先简单解读一下。

这是一个通用的 C# 抽象类，用于实现枚举的高级功能。它使用泛型类型 TEnum 来表示枚举类型，并继承自 IEquatable<Enumeration<TEnum>> 接口，以支持比较操作。

这个抽象类包含了一些常用的枚举操作方法，例如 FromName 和 FromValue，它们可以通过名称或值来获取枚举值。它还重写了 Equals 和 GetHashCode 方法，以便可以比较两个枚举值是否相等。

该类中的核心方法是 GetEnumerations，它使用反射获取当前枚举类型中的所有字段，并将它们转换为枚举值。在这个过程中，它还会检查字段的类型是否与枚举类型相同，并将值存储在一个字典中，以便以后可以快速地访问它们。

通过继承这个抽象类，您可以轻松地实现自己的枚举类型，并获得许多有用的功能，例如通过名称和值获取枚举值，并支持比较操作。

业务应用

我们通常会将枚举类型这样定义，而在触发业务逻辑时会使用 switch 来执行不同的行为，这样就很容易会将逻辑分散在不同的地方。

/// <summary>
/// 信用卡类型
/// </summary>
public enum CreditCardType
{
    None = 0,
    Standard = 1,
    Silver = 2,
    Gold = 3,
}

那么升级后的智能枚举应该是怎样的呢？它到底智能在哪里？

/// <summary>
/// 信用卡
/// </summary>
public abstract class CreditCard : Enumeration<CreditCard>
{
    public static readonly CreditCard Gold = new GoldCreditCard();
    public static readonly CreditCard Silver = new SilverCreditCard();
    public static readonly CreditCard Standard = new StandardCreditCard();
    public static readonly CreditCard None = new NoneCreditCard();
    
    private CreditCard(int value, string name) : base(value, name)
    {
    }

    /// <summary>
    /// 折扣
    /// </summary>
    public abstract double Discount { get; }

    /// <summary>
    /// 金卡
    /// </summary>
    private sealed class GoldCreditCard : CreditCard
    {
        public GoldCreditCard() : base(3, nameof(Gold))
        {
        }

        public override double Discount => 0.2;
    }

    private sealed class SilverCreditCard : CreditCard
    {
        public SilverCreditCard() : base(2, nameof(Silver))
        {
        }

        public override double Discount => 0.1;
    }

    /// <summary>
    /// 标准
    /// </summary>
    private sealed class StandardCreditCard : CreditCard
    {
        public StandardCreditCard() : base(1, nameof(Standard))
        {
        }

        public override double Discount => 0.05;
    }

    /// <summary>
    /// 无
    /// </summary>
    private sealed class NoneCreditCard : CreditCard
    {
        public NoneCreditCard() : base(0, nameof(None))
        {
        }

        public override double Discount => 0;
    }
}

这里简单解读一下。

这是一个信用卡枚举类型的实现，它继承了之前提到的通用枚举类 Enumeration。其中，GoldCreditCard、SilverCreditCard、StandardCreditCard 和 NoneCreditCard 是四个具体的信用卡子类。

每个子类都重写了父类 CreditCard 中的 Discount 属性，以表示不同信用卡的折扣率。GoldCreditCard 有最高的折扣率，NoneCreditCard 没有任何折扣。

在 CreditCard 类中，Gold、Silver、Standard 和 None 是四个静态实例，表示四种不同的信用卡类型。每个实例都是通过相应的子类创建的，并传入相应的值和名称。值用于标识枚举类型的唯一性，而名称则是该类型的字符串表示。

通过这种方式，我们可以轻松地定义和使用不同类型的信用卡。例如，可以通过 CreditCard.Gold 来引用 Gold 信用卡的实例，并获取它的折扣率。在需要使用信用卡类型的地方，也可以直接使用 CreditCard 类型来表示。

我们平时也可以这样使用，通过 FromName 和 FromValue：

public class SmartEnumsTests
{
    private readonly ITestOutputHelper _testOutputHelper;

    public SmartEnumsTests(ITestOutputHelper testOutputHelper)
    {
        _testOutputHelper = testOutputHelper;
    }

    /// <summary>
    /// 基本用法
    /// </summary>
    [Fact]
    public void Use()
    {
        var standardCard = CreditCard.FromName("Standard");
        var standardCard2 = CreditCard.FromValue(1);

        Assert.Equal(standardCard, standardCard2);
        _testOutputHelper.WriteLine(standardCard!.ToJson());
    }
}

看完上述的示例代码，智能枚举最明显的好处应该非常直观：就是代码行数增加了亿点点，而不是一点点！

小结

好了，不扯太远了，今天我们就简单总结一下内容吧。

智能枚举 = 枚举 + 丰富的行为。

上述示例内容介绍了一个使用 C# 枚举类型实现信用卡类型的示例。为了更好地实现该功能，我们创建了一个通用枚举类 Enumeration，并在此基础上实现了 CreditCard 类和其四个具体子类，分别表示不同类型的信用卡。

每个子类都包含一个抽象的 Discount 属性，表示该类型信用卡的折扣率。而 CreditCard 类中的静态实例则表示四种不同的信用卡类型。通过这种方式，我们可以轻松地定义和使用不同类型的信用卡，并在需要使用信用卡类型的地方直接使用 CreditCard 类型来表示。