.NET8 正式發佈，C#12 新變化

雖然 8 又帶來了許多方面的增強，例如：人工智慧、雲原生、效能、native AOT 等，但我還是最關注 C# 語言和一些框架層面的變化，下面介紹 C# 12 和框架中我認為比較實用的新增功能。

在 .NET Conf 2023 大會上，.NET 8 正式發布了，.NET 8 是一個長期支援（LTS）版本，這意味著可以獲得三年的支援和修補程式。我們也計劃將框架從 .NET Core3.1 升級到 8，關於如何升級等升級完成後再來分享。

要使用 .NET 8，需要安裝相關的 SDK，可以在這個位址進行下載：https://dotnet.microsoft.com/zh-cn/download/dotnet/8.0，或者將 VS2022 升級到 17.8。

雖然 8 又帶來了許多方面的增強，例如：人工智慧、雲原生、效能、native AOT 等，但我還是最關注 C# 語言和一些框架層面的變化，下面介紹 C# 12 和框架中我認為比較實用的新增功能，全部更新說明可以看官方文件：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/whats-new/dotnet-8。

序列化增強

其他類型的內建支援

可以對附加類型：Half、Int128、UInt128 進行序列化，在 .NET 7 中對這些類型序列化時不會報錯，但內容無法正常取得。
可以對 ReadOnlyMemory、Memory 類型進行序列化。
當 T 的類型為 byte 時，序列化結果為 base64，否則為 json 陣列。

using System.Text.Json;
//輸出：[65500,170141183460469231731687303715884105727,340282366920938463463374607431768211455]
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(new object[] { Half.MaxValue, Int128.MaxValue, UInt128.MaxValue }));
//輸出："AQIDBAUG"
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize<ReadOnlyMemory<byte>>(new byte[] { 1,2,3,4,5,6}));
//輸出：[1,2,3]
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize<Memory<int>>(new int[] { 1, 2, 3 }));

介面階層結構

IDerived value = new DerivedImplement { Base = 0, Derived = 1 };
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(value));
//輸出：{"Base":0,"Derived":1}

public interface IBase
{
    public int Base { get; set; }
}

public interface IDerived : IBase
{
    public int Derived { get; set; }
}

public class DerivedImplement : IDerived
{
    public int Base { get; set; }
    public int Derived { get; set; }
}

上面程式碼中 IDerived 介面繼承了 IBase 介面後，就擁有兩個屬性了。

在先前的版本（3.1、6、7）中使用包含兩個屬性的介面 IDerived 來接收物件的實例化，然後進行序列化，得到的結果只有：{Derived":1}，繼承過來的屬性 Base 無法被辨識。

在 8 中得到了改進，可以得到期望的結果，值得注意的是，如果先前使用了變通方式來進行處理，升級後需要有針對性地進行測試和調整。

命名策略

下圖是 8 中序列化時對命名策略的支援：

在先前的版本：3.1、6、7 中都只支援 CamelCase。在 8 中新增的策略如下：

KebabCaseLower：小寫連字號，例如：user-name。
KebabCaseUpper：大寫連字號，例如：USER-NAME。
SnakeCaseLower：小寫底線，例如：user_name。
SnakeCaseUpper：大寫底線，例如：USER_NAME。

var options1 = new JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.KebabCaseLower,
};
var options2 = new JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.KebabCaseUpper,
};
var options3 = new JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.SnakeCaseLower,
};
var options4 = new JsonSerializerOptions
{
    PropertyNamingPolicy = JsonNamingPolicy.SnakeCaseUpper,
};
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(new UserInfo() { UserName = "oec2003" }, options1));
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(new UserInfo() { UserName = "oec2003" }, options2));
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(new UserInfo() { UserName = "oec2003" }, options3));
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(new UserInfo() { UserName = "oec2003" }, options4));

public class UserInfo
{
    public string? UserName { get; set; }
}

結果如下：

呼叫 API 直接取得物件

現在有一個介面回傳如下圖中的資料：

如果是在 8 以前的版本中取得該介面的資料，需要先取得介面內容，然後進行反序列化，程式碼如下：

const string RequestUri = "http://localhost:5145/user";
using var client = new HttpClient();
var stream =await client.GetStreamAsync(RequestUri);
//反序列化
var users = JsonSerializer.DeserializeAsyncEnumerable<UserInfo>(stream);
await foreach(UserInfo user in users)
{
    Console.WriteLine($"姓名：{user.userName}");
}
Console.ReadKey();

public record UserInfo(string userName);

在版本 8 中可以直接呼叫 GetFromJsonAsAsyncEnumerable 方法直接取得物件，無需進行反序列化：

const string RequestUri = "http://localhost:5145/user";
using var client = new HttpClient();
IAsyncEnumerable<UserInfo> users = client.GetFromJsonAsAsyncEnumerable<UserInfo>(RequestUri);

await foreach (UserInfo user in users)
{
    Console.WriteLine($"姓名： {user.userName}");
}
Console.ReadKey();

public record UserInfo(string userName);

上面兩種程式碼的結果一樣，如下圖：

隨機數增強

在 8 中對隨機數類別 Random 提供了 GetItems() 方法，可以根據指定的數量在提供的一個集合中隨機抽取資料項生成一個新的集合：

ReadOnlySpan<string> colors = new[]{"Red","Green","Blue","Black"};

string[] t1 = Random.Shared.GetItems(colors, 10);
Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(t1));

//輸出：["Black","Green","Blue","Blue","Green","Blue","Green","Black","Green","Blue"]
//每次都會不一樣
Console.ReadKey();

透過 Random 提供的 Shuffle() 方法，可以將一個集合中的資料項的順序打亂：

string[] colors = new[]{"Red","Green","Blue","Black"};
Random.Shared.Shuffle(colors);

Console.WriteLine(JsonSerializer.Serialize(colors));

Console.ReadKey();

新增的提升效能的類型

新增了 FrozenDictionary<TKey,TValue> 和 FrozenSet，這兩個類型在 System.Collections.Frozen 命名空間下，建立這兩種類型的集合後，就不允許對鍵和值進行任何變更，因此可以實現更快的讀取操作。

下面是使用 BenchmarkDotNet 對 FrozenDictionary 和 Dictionary 進行測試的程式碼：

BenchmarkRunner.Run<FrozenDicTest>();
Console.ReadKey();

[SimpleJob(RunStrategy.ColdStart, iterationCount:5)]
public class FrozenDicTest
{
    public static Dictionary<string, string> dic = new() {
        { "name1","oec2003"},
        { "name2","oec2004"},
        { "name3","oec2005"}
    };

    public static FrozenDictionary<string, string> fdic = dic.ToFrozenDictionary();

    [Benchmark]
    public void TestDic()
    {
        for (int i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            dic.TryGetValue("name", out _);
        }
    }

    [Benchmark]
    public void TestFDic()
    {
        for (int i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            fdic.TryGetValue("name", out _);
        }
    }
}

從測試結果看，效果還是很明顯的：

新增的 System.Buffers.SearchValues類別，可以用來進行字串的查詢和比對，相較於 string 類型的操作，效能有大幅提升，下面還是用 BenchmarkDotNet 進行測試：

BenchmarkRunner.Run<SearchValuesTest>();
Console.ReadKey();

[SimpleJob(RunStrategy.ColdStart, iterationCount: 5)]
public class SearchValuesTest
{
    [Benchmark]
    public void TestString()
    {
        var str = "!@#$%^&*()_1234567890ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
        for (int i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            str.Contains("z");
        }
    }

    [Benchmark]
    public void TestSearchValues()
    {
        var sv = SearchValues.Create("!@#$%^&*()_1234567890ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"u8);
        byte b = (byte)"z"[0];
        for (int i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            sv.Contains(b);
        }
    }
}

從執行結果看，有大約 5 倍的提升：

依賴注入增強

在 8 之前的版本中，依賴注入寫法如下：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddTransient<IUser, UserA>();

var app = builder.Build();

app.MapGet("/user", (IUser user) =>
{
    return $"hello , {user.GetName()}";
});

app.Run();

internal interface IUser
{
    string GetName();
}
internal class UserA: IUser
{
    public string GetName() => "oec2003";
}

如果 IUser 介面有兩個實作，上面程式碼中的寫法就只能取得最後一個註冊類別的實例，要實現一個介面多個實作類別的注入，還需要寫一些額外的程式碼，比較繁瑣。

版本 8 中添加了注入關鍵字，可以很方便實現，看下面程式碼：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddKeyedSingleton<IUser, UserA>("A");
builder.Services.AddKeyedSingleton<IUser, UserB>("B");

var app = builder.Build();

app.MapGet("/user1", ([FromKeyedServices("A")] IUser user) =>
{
    return $"hello , {user?.GetName()}";
});
app.MapGet("/user2", ([FromKeyedServices("B")] IUser user) =>
{
    return $"hello , {user?.GetName()}";
});

app.Run();

internal interface IUser
{
    string GetName();
}
internal class UserA: IUser
{
    public string GetName() => "oec2003";
}
internal class UserB : IUser
{
    public string GetName() => "oec2004";
}

.NET8 正式發佈，C#12 新變化

序列化增強

其他類型的內建支援

介面階層結構

命名策略

呼叫 API 直接取得物件

隨機數增強

新增的提升效能的類型

依賴注入增強

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