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

介绍如何通过使用基于Roslyn的编译时AOP框架来解决.NET项目的代码复用问题。 可以在项目编译时自动插入指定代码，从而避免在运行时带来的性能消耗。 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 Introducing C# Source Generators，文中提供了一种新的解决方案，即通过Roslyn的Source 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;
        }
    }
}

2. 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

3. 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;

        }
    }
}

4. 执行结果如下

Program.Add(int, int) 开始运行.
Add3
Program.Add(int, int) 结束运行.
3

5. 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

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