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重构代码之将引用类型更改为值类型

article 2024/11/26 4:55:49

将引用类型更改为值类型的目标是将引用类型转换为值类型，通常是为了简化代码，减少副作用，提高代码的可理解性和可维护性。这个重构技术适用于那些引用类型在某些情况下表现得像值类型的场景，尤其是当引用类型不需要共享状态时。通过这种方式，可以避免复杂的引用管理，减少不必要的共享状态。

一、何时使用将引用类型更改为值类型

避免共享状态：如果引用类型的实例被多个对象共享，并且没有必要共享它的状态，使用值类型可以避免这种复杂的引用管理。
减少副作用：引用类型在多个地方共享时，如果一个地方修改了对象的状态，可能会影响到其他地方的行为。使用值类型可以避免这种副作用。
简化设计：如果对象的生命周期不需要跨多个实例共享，可以通过使用值类型来简化设计。

二、如何进行将引用类型更改为值类型

确定要转换的对象：首先需要识别出一个对象实例，它在代码中是以引用类型存在，但实际上不需要跨多个对象共享状态。
转换类型：
- 如果这个引用类型是类（class），可以考虑将它转换为结构体（struct）。结构体是值类型，每次赋值或传递时都会创建一个副本，而不会影响其他地方的实例。
- 如果是某些简单的值对象，可以直接替换为一个值类型，例如整数、浮点数、布尔值等。
修改引用的地方：
- 需要更新使用该对象的所有地方，确保它们现在使用的是值类型。
- 如果原来是通过引用修改对象的属性，转为值类型后需要通过传值的方式更新，可能需要调整一些逻辑。
测试和验证：
- 确保重构后的代码行为和之前一致，且没有引入新的错误或副作用。
- 尤其注意原本共享状态的地方，现在值类型应该不再影响其他地方的状态。

三、示例

假设有一个类 Person，它包含一个 Address 类作为属性，现在我们想将 Address 类从引用类型转换为值类型。
原始代码：

public class Address
{
    public string Street { get; set; }
    public string City { get; set; }
}

public class Person
{
    public Address Address { get; set; }

    public Person(string street, string city)
    {
        Address = new Address { Street = street, City = city };
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var person1 = new Person("123 Main St", "Springfield");
        var person2 = new Person("456 Oak St", "Shelbyville");
        
        person1.Address.Street = "789 Elm St"; // 影响了 person2 的 Address
    }
}

在这个例子中，Address 是引用类型，因此对 person1.Address 的修改会影响到其他引用同一个 Address 对象的地方。
重构后：

public struct Address
{
    public string Street { get; set; }
    public string City { get; set; }
}

public class Person
{
    public Address Address { get; set; }

    public Person(string street, string city)
    {
        Address = new Address { Street = street, City = city };
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var person1 = new Person("123 Main St", "Springfield");
        var person2 = new Person("456 Oak St", "Shelbyville");
        
        person1.Address.Street = "789 Elm St"; // 不会影响 person2 的 Address
    }
}

在重构后的代码中，Address 是一个值类型（struct），因此每次 Person 对象被创建时，Address 都会被复制，而不是引用共享。因此，对 person1.Address 的修改不会影响 person2.Address。

四、注意事项

性能影响：虽然值类型通常比引用类型更简单，但它们也有一定的性能开销，尤其是当它们很大时。因为每次传递值类型时，都会进行复制，可能会导致性能下降。在这种情况下，选择是否进行重构需要综合考虑性能和代码的清晰度。
不可变性：值类型通常是不可变的，这意味着它们一旦创建就不能改变。对于需要频繁修改的对象，值类型可能不适合。