不可变性模式

本课属于 Coddy C# 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 34 课，共 70 课。

不可变性将封装推向了合乎逻辑的极致：对象一旦创建，就永远不会改变。这样可以消除许多类型的错误，因为你再也不用担心数据被意外修改。

创建不可变类最简单的方法是使用 readonly 字段，并通过构造函数设置所有值，同时不提供 setter：

public class Point
{
    public readonly int X;
    public readonly int Y;
    
    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
}

创建 Point 后，它的坐标就不能更改了。但如果你需要一个修改后的版本，该怎么办？你可以返回一个新对象，而不是更改现有对象：

public Point Move(int deltaX, int deltaY)
{
    return new Point(X + deltaX, Y + deltaY);
}

原始点保持不变，同时你会得到一个值已更新的新点。这种模式在 .NET 中随处可见，例如，字符串是不可变的。调用 ToUpper() 时，你会得到一个新的字符串，而不是修改原来的字符串。

不可变对象本身就是线程安全的，因为创建后没有代码能修改它们。它们也更容易推理，因为你知道它们的状态永远不会意外改变。

挑战

简单

让我们构建一个不可变的货币系统，展示如何设计对象，使其创建后永远不会改变。你将创建一个 Money 类，每种操作都会返回一个新对象，而不是修改原对象。这种模式能让代码更安全，也更容易理解。

你将在两个文件中组织代码：

Money.cs：在 Finance 命名空间中创建一个不可变的 Money 类。你的货币对象应包含：
- 两个 readonly 字段：Amount（decimal）和 Currency（string）
- 一个用于设置这两个值的构造函数。对象创建后，Money 对象永远不会改变
- 一个 Add(decimal value) 方法，返回一个金额增加后的新 Money 对象（货币相同）
- 一个 Subtract(decimal value) 方法，返回一个金额减少后的新 Money 对象（货币相同）
- 一个 Convert(string newCurrency, decimal rate) 方法，返回一个新 Money 对象，其金额乘以汇率，并使用新的货币
- 一个 GetDisplay() 方法，以 "{Amount} {Currency}" 格式返回字符串
记住：这些方法都不应修改原对象，而是返回全新的 Money 实例！
Program.cs：在主文件中演示不可变性的实际效果。创建一个初始 Money 对象，然后对它执行操作，同时保留对原对象和操作结果的引用。这样就能证明，即使执行了多次操作，原对象也不会改变。

你将收到四个输入：

初始金额（decimal）
初始货币（string）
要添加的金额（decimal）
换算为 EUR 的汇率（decimal）

按以下格式输出：

Original: {GetDisplay()}
After add: {GetDisplay()}
Original unchanged: {GetDisplay()}
Converted: {GetDisplay()}

例如，如果输入是 100.00、USD、50.00 和 0.85，输出应为：

Original: 100.00 USD
After add: 150.00 USD
Original unchanged: 100.00 USD
Converted: 127.50 EUR

注意，即使调用了 Add()，原来的 Money 对象仍显示 100.00 USD。这就是不可变性！Add() 方法创建了一个完全新的对象，金额为 150.00 USD，而原对象保持不变。货币换算是在添加操作的结果上进行的。

亲手试试

using System;
using Finance;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 读取输入
        decimal initialAmount = Convert.ToDecimal(Console.ReadLine());
        string initialCurrency = Console.ReadLine();
        decimal amountToAdd = Convert.ToDecimal(Console.ReadLine());
        decimal conversionRate = Convert.ToDecimal(Console.ReadLine());

        // TODO: 用初始金额和货币创建一个 Money 对象

        // TODO: 使用 GetDisplay() 输出原始金额

        // TODO: 对原始对象调用 Add()，并将结果存入新变量

        // TODO: 使用 GetDisplay() 输出相加后的结果

        // TODO: 再次输出原始金额，证明它没有改变

        // TODO: 使用汇率将相加后的结果转换为 EUR

        // TODO: 使用 GetDisplay() 输出转换后的金额
    }
}

自我测试

这节课包含一个小测验。开始学习即可作答，并记录你的进度。

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3类的架构

实例数据与静态数据 “readonly”和“const”关键字后备字段复习：银行账户管理器

6封装

访问修饰符用于封装的属性数据隐藏的实现不可变性模式复习：学生记录

9可变参数

“params” 关键字可选参数命名参数方法重载

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项目结构图书和用户模型借阅系统逻辑用 LINQ 搜索控制台 UI / 管理员界面单元测试（NUnit/xUnit）

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