C# 13和.NET 9必知的新特性-原创手记-慕课网

.NET 9就要来了，将带来许多变化和改进。这篇文章将带你了解.NET 9 和 C# 13 中的最具影响力和最常用的功能。

1. 锁实例

C# 13 引入了一种新的 System.Threading.Lock 类型，用于实现互斥。过去，通常使用 object 类型进行加锁，而现在有了专门的 Lock 类型，预计将成为大多数互斥场景中的标准选择。

更干净、更安全的代码。 它使代码更易读和更可预测。此外，编译器会在 Lock 实例被错误地用作常规 object 时发出警告。
性能。 根据微软的说法，它比在任意 object 实例上加锁更高效。
新的加锁机制。 EnterScope 在底层替代了 Monitor 类。你可以在这里找到上面示例的 IL 代码。它返回一个遵循 Dispose 模式的 ref struct，可以无缝地与 using 语句一起使用。
异步限制。 由于锁和异步代码交互的固有局限性，在锁块中仍然不允许进行异步调用。传统上，SemaphoreSlim 是首选的替代方案。

2. Task.WhenEach

想象你有一份任务清单，每个任务完成的时间各不相同。你希望每个任务一完成后就立即处理。WaitAll() 不适用于这种情况，因为它会等待所有任务全部完成。我们可以使用 Task.WaitAny() 作为替代手段来处理下一个完成的任务。C# 10 引入了一种更优雅和高效的方式来处理这种情况：Task.WhenEach。下面是一个示例。

Task.WhenEach 返回 IAsyncEnumerable<Task<TResult>>，并且可以利用 await foreach 轻松地遍历随着它们的完成的每个任务👌

3 参数集

从 C# 13 版本开始，params 参数可以是任何可以在集合表达式中使用的类型。

更清晰的代码。 显著减少了对.ToArray()和.ToList()的调用次数。
性能。 调用.ToArray()和.ToList()本身就会增加额外的资源开销。此外，现在支持传递Span<>和IEnumerable<>，利用更高效的内存使用和惰性执行。总体而言，在需要更好性能的场景下，这提供了更大的灵活性和更好的性能表现 🚀。

4. 半自动特性

当你在 C# 中声明一个自动实现的属性，比如 public int Number { get; set; } 时，编译器会生成一个字段（例如 _number）和内部的 getter 和 setter 方法，比如 void set_Number(int number) 和 int get_Number()。但是，如果你需要自定义逻辑，比如验证、默认值、计算或延迟加载等，通常需要手动在类中定义字段。C# 13 通过引入 field 关键字简化了这个过程，允许你直接访问字段而无需手动定义它。

减少样板代码。 消除了手动定义私有字段的需要，从而产生更干净、更简洁的代码效果。
增强可读性。 无需管理自定义的后备字段名称，使使用字段关键字成为标准做法，从而提高代码的清晰度。
属性范围内的字段。 私有后备字段仅限于属性本身，防止在类的其他部分意外使用。这种封装提高了安全性，并解决了常见的错误来源。
🚨潜在的破坏性变更。 如果您的类已经有一个名为 field 且类型相同的属性，它将优先于新的 field 关键字，可能导致意外行为或错误。您可以在此处查看C# 团队的提案关于如何处理此问题的建议。这可能是自 2016 年首次提出该功能以来一直被推迟的原因之一，也是该功能迟迟未能发布的因素之一。

5. 混合缓存机制

新的 HybridCache API 解决了现有 IDistributedCache 和 IMemoryCache API 中的一些不足，如竞态条件，并引入了新的功能和能力，使 .NET 中的缓存更加灵活且性能更高。HybridCache 被设计为大多数 IDistributedCache 和 IMemoryCache 场景的即插即用替代品。

两全其美。 HybridCache 允许您使用统一、简洁的 API 将数据存储在内存（L1）或分布式（L2）缓存中。这种配置允许您快速访问常用的本地数据（L1），同时提供一个可扩展的外部缓存（L2）来处理较大的、不常访问的数据。[HybridCacheEntryFlags](https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/microsoft.extensions.caching.hybrid.hybridcacheentryflags?view=netframework-4.8.1) 用于控制这种行为。
防止踩踏效应。 IMemoryCache 和 IDistributedCache 都存在踩踏问题。HybridCache 通过确保只有一个请求者重新生成给定键的值，而其他请求者等待结果，来解决这个问题。这有助于避免缓存过度刷新。
额外功能。 HybridCache 提供了诸如标记、可配置的序列化通过使用 .WithSerializer(...) 和 .WithSerializerFactory(...) 方法，以及通过使用 [ImmutableObject(true)] 注解的缓存实例复用等额外功能。

💡乍一听可能有点复杂，但要让 HybridCache 将数据存储在进程外部（L2），你仍然需要配置一个 IDistributedCache（例如 Redis），HybridCache 会依赖于它。即使没有 IDistributedCache，HybridCache 仍然会提供进程内的缓存。在我上面提到的情况下，我有如下配置：

6. 内置的 OpenAPI 文档生成功能

从 .NET 5 版本开始，Web API 模板自带了对 OpenApi 规范的内置支持，通过 [Swashbuckle.AspNetCore](https://github.com/domaindrivendev/Swashbuckle.AspNetCore) 包。在 .NET 9 中，微软继续通过其内部开发的 [Microsoft.AspNetCore.OpenApi](https://github.com/dotnet/aspnetcore/tree/main/src/OpenApi) 包支持 OpenApi 规范，并且该包将取代 [Swashbuckle.AspNetCore](https://github.com/domaindrivendev/Swashbuckle.AspNetCore) 包。

运行你的应用之后，前往 /openapi/v1.json 页面查看生成的 OpenApi 文档内容。

Swagger UI. 语法变得更简洁，乍一看更像‘原生’。但是，默认情况下，你只能得到一个 OpenAPI 文档，并没有包含交互式的 API 文档😢。如果你需要像 Swagger UI 这样的交互式 API 文档，你可能需要集成第三方工具，例如 [Scalar](https://github.com/scalar/scalar) 来实现。这里有一份详细的指南：Scalar .NET API Reference Integration。
构建时间生成。 你可以使用 [Microsoft.Extensions.ApiDescription.Server](https://github.com/dotnet/aspnetcore/tree/main/src/Tools/Extensions.ApiDescription.Server) 包在构建时生成 OpenAPI 文档。

7. 搜索值优化.

SearchValues 在 .NET 8 中引入，提供了一个不可变的、只读的值类，与传统的 ICollection.Contains 方法相比，它在搜索效率上有显著提升。最初，它仅限于字符或字节类型。在 .NET 9 中，SearchValues<T> 也支持字符串类型。

你现在也可以通过 StringComparison 参数来指定比较类型。

将来，这将成为需要进行大量文本处理的应用程序的首选，例如文档解析、输入过滤、垃圾邮件检测、数据脱敏和搜索等。

8. 新的 LINQ 方法（或功能），

确保“LINQ”未被翻译，保持英文原样。此处已按专家建议调整为更口语化且更具清晰度的表达方式，同时添加了逗号以匹配源文本的风格。

新加入了三种方法：CountBy、AggregateBy 和 Index，它们旨在提高处理常见数据操作任务的效率和简洁性。下面的示例将展示这些方法的具体用法。

计数

按聚合

我最喜欢的 Index()💛 方法是因为 foreach 没有索引，这一直以来都让人很烦恼，并且常常导致使用更复杂的替代方案。

8. 自动生成 UUID v7

自从.NET早期以来，我们就使用Guid.NewGuid()来生成UUID。此方法生成的是版本4的UUID。自那以后，UUID规范有了显著的进展，目前的稳定版本是7。版本7的一个关键特性是包含在UUID中的时间戳。它的结构如下：

    +------------------+---------------+----------------------+
    | 48位时间戳字段   | 12位随机数    | 62位另一组随机数     |
    +------------------+---------------+----------------------+

说明：上表展示了字段的位数分配，其中48位用于时间戳字段，12位用于随机数，62位用于另一组随机数。

时间戳部分带来了重要的好处：可以根据其创建时间对UUID进行排序。这使得它们更适合作为数据库中的标识符，并在分布式环境中提供了更好的唯一性保证。

现在 .NET 已经内置了 UUID v7 的生成，因此你不再需要使用外部库如 [UUIDNext](https://github.com/mareek/UUIDNext) 来实现这一功能。引入了一个新的方法 Guid.CreateVersion7()，此方法还可以接受一个时间戳参数，允许你创建与特定时间相匹配的 UUID。这在测试或将项目插入已排序序列的特定位置时非常有用。

⏳实际上，Guid.CreateVersion7()会在内部使用NewGuid()。它包含了一个48位的时间戳，并设置了版本和变体位，使其符合UUIDv7标准。这会使它稍微比NewGuid()慢一些。这点需要注意，但是这样的性能影响通常可以忽略不计。

10. 其他特性

以下是一些其他有趣的更改，绝对不容错过，但可能不会被广泛采用，而是解决更为具体的问题场景。

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