使用基于Roslyn的编译时AOP框架来解决.NET项目的代码复用问题

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所属分类:.NET技术
摘要

团队日常协作中,自然而然的会出现很多重复代码,根据这些代码的种类,之前可能会以以下方式处理


理想的代码优化方式

团队日常协作中,自然而然的会出现很多重复代码,根据这些代码的种类,之前可能会以以下方式处理

方式 描述 应用时可能产生的问题
硬编码 多数新手,或逐渐腐坏的项目会这么干,会直接复制之前实现的代码 带来的问题显而易见的多,例如架构会逐渐随时间被侵蚀,例外越来越多
提取函数 提取成为函数,然后复用 提取函数,然后复用,会比直接硬编码好些,但是仍然存在大量因“例外”而导致增加参数、增加函数重载的情况
模板生成器 CodeSmith/T4等 因为是独立进程,所以对于读取用户代码或项目,实现难度较高,且需要现有用户项目先生成成功,再进行生成 ,或者是完全基于新项目
代码片段 VS自带的代码片段功能 无法对复杂的环境或条件做出响应
AOP框架 面向切面编程,可以解决很多于用户代码前后增加操作的事情 但是大多AOP框架都是基于透明代理形式实现的,对于相互调用较多的代码,但形成性能压力,而且因为要符合透明代理的规则,所以要提供相应的子类或接口。

基于Rosyln的编译时插入代码

但以上这几种,AOP算是最理想的方式,但是感觉上还可以有更好的解决方案。

直到读到了这篇文章文章 Introducing C# Source Generators,文中提供了一种新的解决方案,即通过RoslynSource Generator在编译时直接读取当前项目中的语法树,处理并生成的新代码,然后在编译时也使用这些新代码。

那么如果可以读取现有代码的语法树,通过读取代码中的标记,那么在代码生成过程中是否就能直接生成。
实现如下效果:
项目中的源代码 Program.cs

internal class Program {     [Log]     private static int Add( int a, int b )     {         return a + b;     } } 

自动根据 LogAttribute 自动编译成的代码 Program.g.cs

internal class Program {     [Log]     private static int Add( int a, int b )     {         Console.WriteLine("Program.Add(int, int) 开始运行.");         int result;         result = a + b;         Console.WriteLine("Program.Add(int, int) 结束运行.");         return result;     } } 

当然LogAttribute中需要去实现插入代码。
然后项目自动使用新生成的Program.g.cs进行编译。这样就实现了基于编译时的AOP。

即实现以下流程
使用基于Roslyn的编译时AOP框架来解决.NET项目的代码复用问题

使用Metalama实现以上流程

经过寻找,发现其实已经有框架可以实现我上面说的流程了,也就是在编译时实现代码的插入。
https://www.postsharp.net/metalama

下面作一个简单示例

  1. 创建一个.NET6.0的控制台应用,我这里命名为LogDemo,
    其中的入口文件Program.cs
namespace LogDemo {     public class Program     {         public static void Main(string[] args)         {             var r = Add(1, 2);             Console.WriteLine(r);         }         // 这里写一个简单的方法,一会对这个方法进行代码的插入         private static int Add(int a, int b)         {             var result = a + b;             Console.WriteLine("Add" + result);             return result;         }     } } 
  1. 在项目中使用Metalama

通过引用包 https://www.nuget.org/packages/Metalama.Framework, 注意Metalama当前是Preview版本,如果通过可视化Nuget管理器引入,需要注意勾选包含预发行版

dotnet add package Metalama.Framework --version 0.5.7-preview 
  1. 编写一个AOP的Attribute

在项目中引入 Metalama.Framework后无需多余配置或代码,直接编写一个AOP的Attribute

using Metalama.Framework.Aspects;  namespace LogDemo {     public class Program     {         public static void Main(string[] args)         {             var r = Add(1, 2);             Console.WriteLine(r);         }         // 在这个方法中使用了下面的Attribute         [LogAttribute]         private static int Add(int a, int b)         {             var result = a + b;             Console.WriteLine("Add" + result);             return result;         }     }     // 这里是增加的 Attribute     public class LogAttribute : OverrideMethodAspect     {         public override dynamic? OverrideMethod()         {             Console.WriteLine(meta.Target.Method.ToDisplayString() + " 开始运行.");             var result = meta.Proceed();             Console.WriteLine(meta.Target.Method.ToDisplayString() + " 结束运行.");             return result;          }     } } 
  1. 执行结果如下
Program.Add(int, int) 开始运行. Add3 Program.Add(int, int) 结束运行. 3 
  1. 生成的程序集进行反编译,得到的代码如下:
using Metalama.Framework.Aspects; namespace LogDemo {     public class Program     {         public static void Main(string[] args)         {             var r = Add(1, 2);             Console.WriteLine(r);         }         // 在这个方法中使用了下面的Attribute         [LogAttribute]         private static int Add(int a, int b)         {             Console.WriteLine("Program.Add(int, int) 开始运行.");             int result_1;             var result = a + b;             Console.WriteLine("Add" + result);             result_1 = result;             Console.WriteLine("Program.Add(int, int) 结束运行.");             return result_1;         }     } #pragma warning disable CS0067     // 这里是增加的 Attribute     public class LogAttribute : OverrideMethodAspect     {         public override dynamic? OverrideMethod() => throw new System.NotSupportedException("Compile-time-only code cannot be called at run-time.");     } #pragma warning restore CS0067 } 

总结

这样就完全实现了我之前想要的效果,当然使用Metalama还可以实现很多能极大地提高生产力的功能,它不仅可以对方法进行改写,也可以对属性、字段、事件、甚至是类、命名空间进行一些操作 。

引用

Introducing C# Source Generators:https://devblogs.microsoft.com/dotnet/introducing-c-source-generators/
Metalama官网:https://www.postsharp.net/metalama