如何重构和清理 .NET 代码：编写安全且可维护的代码
作者：微信公众号：【架构师老卢】
11-10 14:17
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在 .NET 开发中，很容易陷入编码实践，这些实践可能会悄无声息地降低应用程序的质量、安全性和可维护性。这些“无声代码剧透”可能会引入错误，导致安全漏洞，并使代码难以阅读和更新。在本文中，我们将探讨 .NET 应用程序中的不良代码示例，并逐步演示如何根据干净的代码原则重构它，包括命名约定、配置管理、SQL 注入预防和更好的结构。
我们将探讨关键原则，例如依赖项注入、关注点分离、错误处理和结构化日志记录，同时我们将示例重构为干净、专业的解决方案。
错误代码
让我们从 .NET 中订单处理工作流的基本示例开始。此示例存在几个影响可读性、可维护性和安全性的问题。我们将以此为起点，并在整篇文章中将其转换为干净、可维护的代码。
错误代码示例
此示例代码执行订单处理、验证并更新数据库中的订单状态。但是，它充满了问题，包括命名不一致、硬编码值、缺乏关注点分离以及 SQL 注入漏洞。
using System.Data.SqlClient;
public class order_service
{
private string conn_string = "your_connection_string_here";
public bool processOrder(Order order)
{
if (order != null)
{
if (order.Items != null && order.Items.Count > 0)
{
if (order.CustomerId != null)
{
decimal discount = 0.0m;
if (order.TotalAmount > 100)
{
discount = 0.05m; // Apply discount for orders over 100
}
else if (order.TotalAmount > 500)
{
discount = 0.10m; // Apply discount for orders over 500
}
order.TotalAmount -= order.TotalAmount * discount;
if (order.ShippingAddress == null || order.ShippingAddress == "")
{
Console.WriteLine("Shipping address is required.");
return false;
}
Console.WriteLine("Processing payment...");
// Assume payment is processed
UpdateOrderStatus(order.OrderId, "Processed");
Console.WriteLine("Order processed for customer " + order.CustomerId);
return true;
}
else
{
Console.WriteLine("Invalid customer.");
return false;
}
}
else
{
Console.WriteLine("No items in order.");
return false;
}
}
else
{
Console.WriteLine("Order is null.");
return false;
}
}
private void UpdateOrderStatus(int orderId, string status)
{
SqlConnection connection = new SqlConnection(conn_string);
connection.Open();
// SQL Injection Vulnerability
string query = $"UPDATE Orders SET Status = '{status}' WHERE OrderId = {orderId}";
SqlCommand command = new SqlCommand(query, connection);
command.ExecuteNonQuery();
connection.Close();
}
}
代码的问题
- 命名不一致：类和方法 （， ） 不遵循 PascalCase 约定，使代码更难阅读且不专业。order_serviceprocessOrder
- 硬编码值：折扣阈值 （ 和 ） 和费率 （， ） 是硬编码的，这使得跨环境更新变得困难。1005000.050.10
- Lack of Separation of Concerns：处理从验证到更新数据库和日志记录的所有事情。processOrder
- SQL 注入漏洞：该方法直接将参数合并到 SQL 查询中，因此容易受到 SQL 注入的影响。UpdateOrderStatus
- No Using Statements：数据库连接是手动打开和关闭的，没有块，如果出现异常，连接可能会被取消关闭。using
- 详细 ADO.NET 代码：SQL 执行的 ADO.NET 样板代码很详细，可以简化。
使用 Clean Code 原则重构代码
要重构此代码，我们将：
- 实施正确的命名约定。
- 将配置值移动到 JSON 文件。
- 使用 Dapper 进行安全的参数化 SQL 查询。
- 通过创建专用方法和类来分离关注点。
- 使用语句进行自动资源管理。using
让我们来演练一下重构过程的每个步骤。
第 1 步：将配置移动到 JSON 文件
为避免硬编码值，让我们将折扣阈值和费率移动到文件中。这种方法无需修改代码即可轻松更新，并提高跨环境的一致性。discountSettings.json
discountSettings.json
{
"ConnectionStrings": {
"DefaultConnection": "your_connection_string_here"
},
"DiscountSettings": {
"SmallOrderDiscount": 0.05,
"LargeOrderDiscount": 0.10,
"SmallOrderThreshold": 100.0,
"LargeOrderThreshold": 500.0
}
}
第 2 步：定义配置 POCO 类
定义一个类以从 JSON 文件映射折扣设置。
public class DiscountSettings
{
public decimal SmallOrderDiscount { get; set; }
public decimal LargeOrderDiscount { get; set; }
public decimal SmallOrderThreshold { get; set; }
public decimal LargeOrderThreshold { get; set; }
}
第 3 步：在Startup.cs
将配置部分绑定到类，并在 的依赖项注入容器中注册它。DiscountSettingsStartup.cs
public class Startup
{
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.Configure<DiscountSettings>(Configuration.GetSection("DiscountSettings"));
services.AddTransient<OrderService>();
services.AddScoped<IPaymentProcessor, PaymentProcessor>(); // Example dependency
services.AddScoped<OrderRepository>();
services.AddLogging();
}
}
使用 Dapper 的 OrderRepository 类
让我们将数据库交互移动到单独的类 中，以使用 Dapper 处理数据库交互。这可确保安全的参数化 SQL 查询，从而防止 SQL 注入攻击。OrderRepository
using System.Data;
using Dapper;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using System.Data.SqlClient;
public class OrderRepository
{
private readonly string _connectionString;
public OrderRepository(IConfiguration configuration)
{
_connectionString = configuration.GetConnectionString("DefaultConnection");
}
public void UpdateOrderStatus(int orderId, string status)
{
using (IDbConnection connection = new SqlConnection(_connectionString))
{
// Using Dapper with parameterized queries to prevent SQL injection
string query = "UPDATE Orders SET Status = @Status WHERE OrderId = @OrderId";
connection.Execute(query, new { Status = status, OrderId = orderId });
}
}
}
使用 Dapper 和 Repository 模式重构了 OrderService
现在，我们将重构以使用 for database 交互，以及其他干净的代码改进，例如依赖项注入和关注点分离。OrderServiceOrderRepository
using Microsoft.Extensions.Options;
public class OrderService
{
private readonly decimal _smallOrderDiscount;
private readonly decimal _largeOrderDiscount;
private readonly decimal _smallOrderThreshold;
private readonly decimal _largeOrderThreshold;
private readonly IPaymentProcessor _paymentProcessor;
private readonly ILogger<OrderService> _logger;
private readonly OrderRepository _orderRepository;
public OrderService(IOptions<DiscountSettings> discountSettings, IPaymentProcessor paymentProcessor, ILogger<OrderService> logger, OrderRepository orderRepository)
{
var settings = discountSettings.Value;
_smallOrderDiscount = settings.SmallOrderDiscount;
_largeOrderDiscount = settings.LargeOrderDiscount;
_smallOrderThreshold = settings.SmallOrderThreshold;
_largeOrderThreshold = settings.LargeOrderThreshold;
_paymentProcessor = paymentProcessor;
_logger = logger;
_orderRepository = orderRepository;
}
public bool ProcessOrder(Order order)
{
if (!ValidateOrder(order)) return false;
ApplyDiscount(order);
if (!ProcessPayment(order)) return false;
// Update order status in the database using Dapper
_orderRepository.UpdateOrderStatus(order.OrderId, "Processed");
_logger.LogInformation($"Order processed successfully for customer {order.CustomerId}");
return true;
}
private bool ValidateOrder(Order order)
{
if (order == null)
{
_logger.LogError("Order is null.");
return false;
}
if (string.IsNullOrWhiteSpace(order.CustomerId))
{
_logger.LogError("Invalid customer.");
return false;
}
if (order.Items == null || !order.Items.Any())
{
_logger.LogError("Order has no items.");
return false;
}
if (string.IsNullOrWhiteSpace(order.ShippingAddress))
{
_logger.LogError("Shipping address is required.");
return false;
}
return true;
}
private void ApplyDiscount(Order order)
{
decimal discount = order.TotalAmount > _largeOrderThreshold ? _largeOrderDiscount :
order.TotalAmount > _smallOrderThreshold ? _smallOrderDiscount : 0;
order.TotalAmount -= order.TotalAmount * discount;
}
private bool ProcessPayment(Order order)
{
try
{
_paymentProcessor.Process(order);
return true;
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Payment processing failed.");
return false;
}
}
}
重构和清理代码改进的说明
SQL 注入预防：
- 该类将 Dapper 与参数化查询结合使用，通过安全地处理和参数来防止 SQL 注入。OrderRepositoryorderIdstatus
存储库模式：
- 该类封装了所有数据库操作，将数据访问层与业务逻辑分离。这种关注点分离提高了可维护性和可测试性。OrderRepositoryOrderService
配置管理：
- 连接字符串存储在 section 下，并使用依赖关系注入进行访问。这提高了灵活性和安全性。discountSettings.json"ConnectionStrings"
依赖注入：
- OrderRepository被注入到 中，使其在测试期间更容易替换为 mock 存储库。OrderService
改进的日志记录：
- 结构化日志记录提供详细的反馈，从而更好地了解订单处理的每个步骤。ILogger
更简洁的代码结构：
- 代码现在是模块化的，每个方法都处理一个责任。 经过简化，可为每个任务调用不同的方法 （、、、），从而提高可读性和可维护性。ProcessOrderValidateOrderApplyDiscountProcessPaymentUpdateOrderStatus
使用干净的代码和现代模式进行高级重构
为了重构此代码，我们将使用 Entity Framework Core 实现一个干净的体系结构，用于数据访问，使用 Unit of Work 和 Repository Pattern 来组织数据逻辑，使用 CQRS with MediatR 来分离读取和写入操作，并使用 FluentValidation 进行验证。
这种方法将产生一个结构良好、可维护和可测试的解决方案。让我们来了解一下每个步骤。
步骤 1：使用 DbContext 设置 Entity Framework Core
使用 Entity Framework Core 使我们能够使用强类型 ORM 处理数据库交互，从而消除了对原始 SQL 和手动连接管理的需求。
OrderDbContext
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
public class OrderDbContext : DbContext
{
public DbSet<Order> Orders { get; set; }
public OrderDbContext(DbContextOptions<OrderDbContext> options) : base(options) { }
protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
{
modelBuilder.Entity<Order>().ToTable("Orders");
// Additional configurations if needed
}
}
第 2 步：实施 BaseRepository 和 OrderRepository
BaseRepository 类将处理任何实体的常见 CRUD 操作，而 OrderRepository 将根据需要继承以包含特定于订单的逻辑。BaseRepository
BaseRepository 仓库
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;
public class BaseRepository<T> : IRepository<T> where T : class
{
protected readonly DbContext _context;
protected readonly DbSet<T> _dbSet;
public BaseRepository(DbContext context)
{
_context = context;
_dbSet = context.Set<T>();
}
public virtual async Task<T> GetByIdAsync(int id) => await _dbSet.FindAsync(id);
public virtual async Task AddAsync(T entity) => await _dbSet.AddAsync(entity);
public virtual async Task UpdateAsync(T entity)
{
_dbSet.Attach(entity);
_context.Entry(entity).State = EntityState.Modified;
}
public virtual async Task DeleteAsync(T entity) => _dbSet.Remove(entity);
public virtual async Task<IEnumerable<T>> GetAllAsync() => await _dbSet.ToListAsync();
}
OrderRepository （订单仓库）
public class OrderRepository : BaseRepository<Order>
{
public OrderRepository(OrderDbContext context) : base(context)
{
}
// Add any Order-specific methods here if needed
}
步骤 3：实现 Unit of Work 模式
Unit of Work 模式有助于协调跨多个存储库保存更改，从而允许所有操作作为单个事务完成。
IUnitOfWork 接口
public interface IUnitOfWork : IDisposable
{
IRepository<Order> Orders { get; }
Task<int> CompleteAsync();
}
UnitOfWork 实现
public class UnitOfWork : IUnitOfWork
{
private readonly OrderDbContext _context;
public IRepository<Order> Orders { get; }
public UnitOfWork(OrderDbContext context, OrderRepository orderRepository)
{
_context = context;
Orders = orderRepository;
}
public async Task<int> CompleteAsync() => await _context.SaveChangesAsync();
public void Dispose() => _context.Dispose();
}
步骤 4：使用 MediatR 应用 CQRS
实施 **CQRS（命令查询责任分离）**允许我们将读取和写入操作分开，使每个操作更易于测试、修改和扩展。我们将使用 MediatR 来处理命令和查询，将业务逻辑与控制器解耦。
定义 ProcessOrderCommand
using MediatR;
public class ProcessOrderCommand : IRequest\<bool>
{
public int OrderId { get; set; }
}
ProcessOrderCommandHandler
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using MediatR;
using Microsoft.Extensions.Logging;
public class ProcessOrderCommandHandler : IRequestHandler<ProcessOrderCommand, bool>
{
private readonly IUnitOfWork _unitOfWork;
private readonly IPaymentProcessor _paymentProcessor;
private readonly ILogger<ProcessOrderCommandHandler> _logger;
public ProcessOrderCommandHandler(IUnitOfWork unitOfWork, IPaymentProcessor paymentProcessor, ILogger<ProcessOrderCommandHandler> logger)
{
_unitOfWork = unitOfWork;
_paymentProcessor = paymentProcessor;
_logger = logger;
}
public async Task<bool> Handle(ProcessOrderCommand request, CancellationToken cancellationToken)
{
var order = await _unitOfWork.Orders.GetByIdAsync(request.OrderId);
if (order == null)
{
_logger.LogError("Order not found.");
return false;
}
ApplyDiscount(order);
if (!await ProcessPayment(order))
{
return false;
}
order.Status = "Processed";
await _unitOfWork.Orders.UpdateAsync(order);
await _unitOfWork.CompleteAsync();
_logger.LogInformation($"Order processed successfully for customer {order.CustomerId}");
return true;
}
private void ApplyDiscount(Order order)
{
// Discount logic based on thresholds from config
}
private async Task<bool> ProcessPayment(Order order)
{
try
{
await _paymentProcessor.ProcessAsync(order);
return true;
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Payment processing failed.");
return false;
}
}
}
步骤 5：添加 FluentValidation 进行订单验证
使用 FluentValidation 使我们能够编写干净且可重用的验证逻辑，这些逻辑可以很容易地进行单元测试并在整个应用程序中应用。
订单验证器
using FluentValidation;
public class OrderValidator : AbstractValidator<Order>
{
public OrderValidator()
{
RuleFor(order => order.CustomerId).NotEmpty().WithMessage("Customer ID is required.");
RuleFor(order => order.Items).NotEmpty().WithMessage("Order must contain at least one item.");
RuleFor(order => order.ShippingAddress).NotEmpty().WithMessage("Shipping address is required.");
RuleFor(order => order.TotalAmount).GreaterThan(0).WithMessage("Total amount must be greater than zero.");
}
}
第 6 步：在启动时配置依赖关系注入
配置 MediatR、FluentValidation 和 EF Core 以进行依赖项注入，确保所有内容都已注册并可供使用。Startup.cs
public class Startup
{
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddDbContext<OrderDbContext>(options =>
options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));
services.AddScoped<IRepository<Order>, OrderRepository>();
services.AddScoped<IUnitOfWork, UnitOfWork>();
services.AddMediatR(typeof(ProcessOrderCommandHandler).Assembly);
services.AddTransient<IValidator<Order>, OrderValidator>();
services.AddControllers();
}
}
最终重构代码结构
完成上述步骤后，我们的代码现在组织如下：
- Entity Framework Core for ORM，使用 .OrderDbContext
- BaseRepository 和 OrderRepository，用于通用和特定于订单的数据访问逻辑。
- 用于管理事务和存储库交互的工作单元模式。
- 带有 MediatR 的 CQRS，用于处理命令、解耦操作并实现可扩展性。
- FluentValidation 用于可重用、可测试的验证逻辑。
控制器中 MediatR 命令的示例用法
设置 MediatR 后，控制器可以轻松发送命令并处理响应。
[ApiController]
[Route("api/[controller]")]
public class OrdersController : ControllerBase
{
private readonly IMediator _mediator;
public OrdersController(IMediator mediator)
{
_mediator = mediator;
}
[HttpPost("order/process/{id}")]
public async Task<IActionResult> ProcessOrder(int id)
{
var result = await _mediator.Send(new ProcessOrderCommand { OrderId = id });
return result ? Ok("Order processed successfully") : BadRequest("Order processing failed");
}
}
通过重构原始代码以使用 Entity Framework Core、Unit of Work、Repository Pattern、CQRS with MediatR 和 FluentValidation，我们已将紧密耦合、易受攻击的代码库转换为干净、可扩展且专业的 .NET 解决方案：
- Entity Framework Core 提供可靠、安全的数据访问。
- Repository Pattern 和 BaseRepository 支持干净的 DRY 代码。
- Unit of Work 确保跨多个操作的事务完整性。
- 带有 MediatR 的 CQRS 将读取和写入问题分开，使应用程序更易于维护和测试。
- FluentValidation 强制实施一致、可重用的验证规则。
这种方法可确保您的应用程序易于维护、可扩展且具有弹性，从而为长期成功做好准备。
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