Java 快速转 C# 教程

以下是一个针对 Java 开发者快速转向 C# 的简明教程，重点对比 Java 与 C# 的异同，帮助你快速上手。

项目结构：

  • .sln ：解决方案文件，管理多个项目之间的依赖关系。
  • .csproj ：项目文件，定义目标框架（如 net6.0）、依赖项（NuGet 包或本地 DLL）。
  • global.json： 控制 .NET SDK 行为
    • 指定 .NET SDK 版本 ：确保项目使用特定版本的 SDK 构建（避免本地环境版本不一致）。
    • 控制项目扫描范围 ：在多项目解决方案中，指定哪些目录参与构建。
    • 启用/禁用 SDK 安装提示 ：控制是否自动下载未安装的 SDK 版本。
  • app.manifest: 应用程序清单文件
    • 声明应用程序权限 （如以管理员身份运行）。
    • 指定兼容性需求 （如支持的 Windows 版本）。
    • 启用 Visual Studio 高 DPI 支持 。
    • 配置应用程序隔离（Side-by-Side Assembly） 。
  • Program.cs ：程序入口（包含 Main 方法）。

一、基础语法对比

1. 变量与数据类型

JavaC#
int a = 10;int a = 10;
String name = "Hello";string name = "Hello";
final int MAX = 100;const int MAX = 100;
var list = new ArrayList<>(); (Java 10+)var list = new List<string>();

C# 特色：

  • var 是隐式类型变量（编译器推断类型）。
  • dynamic 类型可动态赋值（类似 Object）。

2. 拓展方法

C# 的扩展方法允许你为现有类型 （包括密封类、接口、甚至第三方库的类型）“添加”方法，而无需修改其源代码或继承。这是 C# 特有的语法特性，Java 中无直接等价物（需通过工具类或继承实现）。

定义扩展方法

  • 必须在静态类 中定义。
  • 第一个参数使用 this 关键字，表示该方法扩展的目标类型
// 静态类：扩展方法容器
public static class StringExtensions {// 扩展 string 类型的方法public static bool IsNullOrEmpty(this string str) {return string.IsNullOrEmpty(str);}
}

使用拓展方法

string name = null;// 调用扩展方法（如同实例方法）
if (name.IsNullOrEmpty()) {Console.WriteLine("Name is null or empty");
}

值得注意的是，拓展方法作为一个语法糖对应的可以解决在Java中 xxUtils 的工具类。同时具有以下注意：

  • 无法访问内部方法/属性
  • 若类型本身有同名方法，实例方法优先于扩展方法
  • 避免过度使用，防止命名冲突（需显式导入命名空间）

3. 空运算符（Null Handling Operators）

C# 提供了强大的空值处理运算符，简化空值检查逻辑，避免 NullReferenceException。

1. 空条件运算符（?.）

用于安全访问对象的成员，若对象为 null 则返回 null 而非抛出异常。

Person person = GetPerson(); // 可能为 null// 安全访问属性和方法
int length = person?.Name?.Length ?? 0;
person?.SayHello();

对比 Java

  • Java 中需显式判断或使用 Optional：

    int length = Optional.ofNullable(person).map(p -> p.getName()).map(String::length).orElse(0);
2. 空合并运算符（??）

提供默认值，当左侧表达式为 null 时返回右侧值。

string name = null;
string displayName = name ?? "Guest"; // 如果 name 为 null，则使用 "Guest"

对比 Java

  • Java 中使用三元运算符或 Optional：

    String displayName = name != null ? name : "Guest";
// 或
String displayName = Optional.ofNullable(name).orElse("Guest");
3. 空合并赋值运算符（??=）

仅当变量为 null 时才赋值（C# 8.0+）。

string message = GetMessage();
message ??= "Default Message"; // 如果 GetMessage() 返回 null，则赋值为默认值

对比 Java

  • Java 中需显式判断：
    if (message == null) {message = "Default Message";
}

4. 非空断言运算符（!）

告知编译器某个表达式不为 null（C# 8.0+，用于可空引用类型上下文）。

string name = GetName()!; // 告诉编译器 GetName() 返回值不为 null

注意事项

  • 空条件运算符返回的类型可能是 null（需结合 ?? 使用）。
  • 空合并运算符适用于 null 检查，但不适用于值类型（如 int）。
  • 使用 ?. 和 ?? 组合可显著减少防御性代码（如嵌套 if 判断）。

二、面向对象编程

1. 类与对象

public class Person {// 字段private string name;// 属性（推荐封装字段）public string Name {get { return name; }set { name = value; }}// 构造函数public Person(string name) {this.name = name;}// 方法public void SayHello() {Console.WriteLine($"Hello, {name}");}
}

对比 Java：

  • C# 使用 property（属性）替代 Java 的 getter/setter。
  • this 关键字用法相同。

2. 继承与接口

// 继承
public class Student : Person {public Student(string name) : base(name) {}
}// 接口
public interface IRunnable {void Run();
}public class Car : IRunnable {public void Run() {Console.WriteLine("Car is running");}
}

对比 Java：

  • C# 使用 : 替代 Java 的 extends/implements。
  • 接口方法默认 public，无需显式声明。

三、C# 特有特性

1. 委托与事件（Delegates & Events）

// 委托（类似 Java 的函数式接口）
// 定义一个名为 Notify 的委托类型，它表示一种方法模板，要求方法返回 void 并接受一个 string 参数
// 类比 Java ：类似 Java 中的函数式接口（如 Consumer<String>），但 C# 的委托更直接，可以直接绑定方法。
public delegate void Notify(string message);// 事件
public class EventPublisher {// 声明一个事件 OnNotify，其类型是 Notify 委托。事件本质上是委托的安全封装，外部只能通过 +=/-= 订阅/取消订阅，不能直接调用（如 OnNotify.Invoke() 会报错）。public event Notify OnNotify;// 调用 OnNotify?.Invoke(...) 触发事件，?. 是空值保护操作符（避免空引用异常）。只有当至少有一个订阅者时，才会执行。public void TriggerEvent() {OnNotify?.Invoke("Event triggered!");}
}// 使用
EventPublisher publisher = new EventPublisher();
publisher.OnNotify += (msg) => Console.WriteLine(msg);
publisher.TriggerEvent();

  • 订阅事件
    使用 +=运算符将一个 lambda 表达式 (msg) => Console.WriteLine(msg)绑定到 OnNotify 事件。当事件触发时，会执行此方法。

  • 触发事件
    调用 TriggerEvent() 后，所有订阅者都会收到 “Event triggered!” 消息。

2. LINQ（Language Integrated Query）

var numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
var even = numbers.Where(n => n % 2 == 0).ToList();

对比 Java：

  • 类似 Java Stream，但语法更简洁。

3. 异步编程（Async/Await）

public async Task DownloadDataAsync() {var client = new HttpClient();var data = await client.GetStringAsync("https://example.com");Console.WriteLine(data);
}

对比 Java：

  • 类似 CompletableFuture，但语法更直观。
Parallel.Invoke(() => {// 并行执行CPU密集任务
});
  • 多个 CPU 密集型任务并行执行。
  • 任务之间没有依赖。
  • 不需要返回结果。

四、常用工具与框架

JavaC#
Maven/GradleNuGet（包管理）
Spring.NET Core（框架）
JUnitxUnit/NUnit（测试框架）
IntelliJ IDEAVisual Studio / IntelliJ Rider（IDE）

五、项目结构与命名空间

// 文件：Program.cs
using System;
namespace MyApplication;class Program {static void Main(string[] args) {Console.WriteLine("Hello World!");}
}

对比 Java：

  • C# 使用 namespace 组织代码，Java 使用 package。
  • 程序入口是 Main 方法（Java 是 main）。

六、Java 到 C# 的常见转换技巧

JavaC#
System.out.println()Console.WriteLine()
ArrayList<T>List<T>
HashMap<K,V>Dictionary<K,V>
interfaceinterface
enumenum
try-catch-finallytry-catch-finally

在 C# 中，反射（Reflection） 是一种强大的机制，允许在运行时动态地获取类型信息、创建对象实例、调用方法、访问字段和属性等。对于从 Java 转向 C# 的开发者来说，反射的概念是相似的，但 C# 的反射 API 更加简洁、直观，并且与语言特性（如 dynamic、nameof、LINQ）结合更紧密。

七、反射

反射是指在 运行时（runtime） 动态地：

  • 获取类型信息（如类名、方法、属性等）
  • 创建对象实例
  • 调用方法、访问字段或属性
  • 检查程序集（Assembly）的结构

Java 与 C# 反射的对比

功能JavaC#
获取类型对象MyClass.class 或 obj.getClass()typeof(MyClass) 或 obj.GetType()
获取方法clazz.getMethod("name", params...)type.GetMethod("Name")
调用方法method.invoke(obj, args)method.Invoke(obj, args)
获取属性clazz.getDeclaredField("name")type.GetProperty("Name")
获取程序集无直接等价物Assembly.GetExecutingAssembly()
动态创建实例clazz.newInstance()Activator.CreateInstance(type)
动态访问成员通过 Field/Method 对象通过 PropertyInfo/MethodInfo 等

1. 获取 Type 对象

// 通过类型名获取
Type type = typeof(string);// 通过对象获取
object obj = new Person();
Type type = obj.GetType();

2. 获取类成员信息（属性、方法、字段）

Type type = typeof(Person);// 获取所有属性
PropertyInfo[] properties = type.GetProperties();// 获取特定方法
MethodInfo method = type.GetMethod("SayHello");// 获取所有字段
FieldInfo[] fields = type.GetFields();

3. 动态创建实例

object person = Activator.CreateInstance(typeof(Person));

4. 调用方法

MethodInfo method = type.GetMethod("SayHello");
method.Invoke(person, null);

5. 访问属性

PropertyInfo prop = type.GetProperty("Name");
prop.SetValue(person, "Alice");
string name = (string)prop.GetValue(person);

6. 访问字段（不推荐，除非必要）

FieldInfo field = type.GetField("age", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
field.SetValue(person, 30);
int age = (int)field.GetValue(person);

7. 获取程序集信息

Assembly assembly = Assembly.GetExecutingAssembly();
foreach (Type type in assembly.GetTypes()) {Console.WriteLine(type.Name);
}

8. 动态加载 DLL 并调用方法

Assembly assembly = Assembly.LoadFile("path/to/MyLibrary.dll");
Type type = assembly.GetType("MyNamespace.MyClass");
object instance = Activator.CreateInstance(type);
MethodInfo method = type.GetMethod("DoSomething");
method.Invoke(instance, null);

9. 使用 dynamic 替代部分反射操作

dynamic person = new ExpandoObject();
person.Name = "Bob";
person.SayHello = new Action(() => Console.WriteLine("Hello"));
person.SayHello(); // 无需反射即可调用

10. 使用 Expression 构建高性能的反射调用

Func<object> factory = Expression.Lambda<Func<object>>(Expression.New(typeof(Person))
).Compile();
object person = factory();

11. 使用 IL Emit 或 Source Generator 优化性能

对于高性能场景（如 ORM、序列化框架），可以使用：

  • System.Reflection.Emit：动态生成 IL 代码
  • Source Generator（C# 9+）：编译时生成代码，避免运行时反射

性能问题

  • 反射调用比直接调用慢（约慢 10~100 倍）
  • 频繁使用 GetMethod、GetProperty 会增加开销

解决方案

  • 缓存反射结果（如 MethodInfo、PropertyInfo）
  • 使用 Expression 构建委托
  • 使用 dynamic（在合适场景下）
  • 使用 System.Reflection.DispatchProxy 实现代理
  • 使用 System.Text.Json、Newtonsoft.Json 等库已优化的反射机制

安全性

  • 可以访问私有成员（需设置 BindingFlags.NonPublic）
  • 在部分受限环境中（如 UWP、AOT 编译）可能受限

Java 到 C# 反射的转换技巧

JavaC#
Class.forName("MyClass")Type.GetType("MyNamespace.MyClass")
clazz.newInstance()Activator.CreateInstance(type)
method.invoke(obj, args)method.Invoke(obj, args)
clazz.getDeclaredMethods()type.GetMethods()
clazz.getDeclaredFields()type.GetFields()
clazz.getDeclaredField("name")type.GetField("Name")
clazz.getDeclaredMethod("name", params...)type.GetMethod("Name", parameterTypes)
clazz.getInterfaces()type.GetInterfaces()

八、引入包（NuGet 包管理）

在 C# 中，NuGet 是官方推荐的包管理系统，类似于 Java 中的 Maven/Gradle。它用于管理项目依赖项（如第三方库、框架等）。

NuGet 包典型命名规则：[组织名].[功能模块].[平台/框架]

1. NuGet 的作用

  • 管理项目依赖（如 Newtonsoft.Json、EntityFramework 等）
  • 自动下载、安装、更新依赖包
  • 支持跨平台（Windows、Linux、macOS）

2. 常用方式

方法 1：通过 Visual Studio 引入
  1. 右键项目 → Manage NuGet Packages
  2. 在 Browse 标签页搜索包名（如 Newtonsoft.Json）
  3. 点击 Install 安装包
  4. 安装完成后，会自动添加到项目中
方法 2：通过 CLI 命令行
# 安装包
dotnet add package Newtonsoft.Json# 更新包
dotnet add package Newtonsoft.Json --version 13.0.1# 卸载包
dotnet remove package Newtonsoft.Json
方法 3：手动编辑 .csproj 文件

在项目文件中添加 <PackageReference>：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk"><PropertyGroup><TargetFramework>net6.0</TargetFramework></PropertyGroup><ItemGroup><PackageReference Include="Newtonsoft.Json" Version="13.0.1" /></ItemGroup>
</Project>

3. NuGet 源配置

默认源是 nuget.org，但也可以配置私有源（如公司内部源）：

# 添加私有源
dotnet nuget add source https://mycompany.com/nuget -n MyCompany

4. 对比 Java

功能Java (Maven/Gradle)C# (NuGet)
包管理pom.xml / build.gradle.csproj
安装包mvn install / gradle builddotnet add package
私有仓库settings.xml / repositories { maven { url "..." } }dotnet nuget add source

九、引用本地的 DLL

有时你需要引用本地的 DLL 文件（如团队内部开发的库、第三方未提供 NuGet 包的库），可以通过以下方式实现。

1. 添加本地 DLL 引用

方法 1：通过 Visual Studio 添加
  1. 右键项目 → Add → Reference…
  2. 在弹出窗口中选择 Browse
  3. 浏览并选择本地 DLL 文件（如 MyLibrary.dll）
  4. 点击 Add → OK
方法 2：手动编辑 .csproj 文件
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk"><PropertyGroup><TargetFramework>net6.0</TargetFramework></PropertyGroup><ItemGroup><Reference Include="MyLibrary"><HintPath>..\Libraries\MyLibrary.dll</HintPath></Reference></ItemGroup>
</Project>

2. 确保 DLL 被正确复制到输出目录

在 .csproj 中添加以下配置，确保 DLL 被复制到 bin 目录：

<ContentWithTargetPath Include="..\Libraries\MyLibrary.dll"><TargetPath>MyLibrary.dll</TargetPath><CopyToOutputDirectory>PreserveNewest</CopyToOutputDirectory>
</ContentWithTargetPath>

3. 加载本地 DLL 的运行时行为

  • Windows：直接复制到 bin\Debug\net6.0 目录即可
  • Linux/macOS：确保 DLL 与主程序在同一目录，或设置 LD_LIBRARY_PATH / DYLD_LIBRARY_PATH

4. 注意事项

  • 强名称签名（Strong Name）：如果 DLL 是强名称签名的，引用时需确保签名一致
  • 平台相关性：某些 DLL 仅支持特定平台（如 Windows 专用的 DLL）
  • 版本冲突：多个 DLL 依赖相同库的不同版本时，可能出现冲突（需手动绑定重定向）

常见问题与解决方案

1. 无法找到 DLL

  • 原因：DLL 未正确复制到输出目录
  • 解决：检查 .csproj 中是否设置了 <CopyToOutputDirectory>PreserveNewest</CopyToOutputDirectory>

2. 加载 DLL 失败

  • 原因：DLL 依赖的其他库缺失
  • 解决：使用 Fusion Log Viewer（fuslogvw.exe）查看绑定失败日志

3. 版本冲突

  • 原因：多个 DLL 依赖相同库的不同版本

十、DllImport（平台调用，P/Invoke）

在 C# 中，[DllImport("xxx.dll")] 是 平台调用（Platform Invocation Services，P/Invoke） 的核心特性，用于直接调用 非托管代码（如 Windows API、C/C++ 编写的 DLL）。这是 Java 中没有的特性（Java 需要通过 JNI 调用本地代码）。

1. 基本概念

[DllImport] 是 System.Runtime.InteropServices 命名空间下的特性（Attribute），用于声明某个方法的实现来自外部 DLL。它允许你在 C# 中直接调用 Windows API 或其他非托管函数。

2. 使用步骤

步骤 1：引入命名空间
using System.Runtime.InteropServices;
步骤 2：声明外部方法

使用 [DllImport("dll名称")] 特性修饰方法，指定 DLL 名称和调用约定（Calling Convention）。

[DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
public static extern int MessageBox(IntPtr hWnd, String text, String caption, uint type);
步骤 3：调用方法
MessageBox(IntPtr.Zero, "Hello from C#", "Greeting", 0);

3. 参数说明

参数说明
dllNameDLL 文件名（如 "user32.dll"）
CharSet字符集（CharSet.Ansi、CharSet.Unicode、CharSet.Auto）
CallingConvention调用约定（默认为 CallingConvention.Winapi，也可指定 ThisCall、StdCall 等）
EntryPoint可选，指定 DLL 中函数的入口点（当方法名与 DLL 函数名不同时使用）

4. 常见示例

示例 1：调用 user32.dll 的 MessageBox
[DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
public static extern int MessageBox(IntPtr hWnd, string text, string caption, uint type);// 调用
MessageBox(IntPtr.Zero, "Hello from C#", "Greeting", 0);
示例 2：调用 kernel32.dll 的 GetTickCount
[DllImport("kernel32.dll")]
public static extern uint GetTickCount();// 调用
uint tickCount = GetTickCount();
Console.WriteLine($"System uptime: {tickCount} ms");
示例 3：调用 gdi32.dll 的 CreateDC
[DllImport("gdi32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
public static extern IntPtr CreateDC(string lpszDriver, string lpszDevice, string lpszOutput, IntPtr lpInitData);// 调用
IntPtr hdc = CreateDC("DISPLAY", null, null, IntPtr.Zero);

5. 结构体与指针传参

当调用的函数需要结构体或指针参数时，需使用 ref、out 或 IntPtr，并可能需要使用 StructLayout 和 MarshalAs 来控制内存布局。

示例：调用 user32.dll 的 GetWindowRect
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct RECT
{public int Left;public int Top;public int Right;public int Bottom;
}[DllImport("user32.dll")]
[return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
public static extern bool GetWindowRect(IntPtr hWnd, out RECT lpRect);// 使用
RECT rect;
bool success = GetWindowRect(hWnd, out rect);
if (success)
{Console.WriteLine($"Window Rect: {rect.Left}, {rect.Top}, {rect.Right}, {rect.Bottom}");
}

6. 注意事项

安全性
  • 调用非托管代码可能带来 安全风险（如缓冲区溢出、非法访问内存）。
  • 需要 Full Trust 权限 才能执行 P/Invoke 操作。
平台依赖性
  • DllImport 仅适用于 Windows 平台（除非使用跨平台兼容的库）。
  • 某些 DLL（如 user32.dll、kernel32.dll）是 Windows 系统库，其他平台无法直接使用。
性能
  • P/Invoke 调用比纯托管代码慢（涉及 上下文切换 和 参数封送）。
  • 频繁调用时应考虑缓存结果或使用 unsafe 代码优化。
参数封送（Marshaling）
  • 需要特别注意 数据类型映射（如 int 对应 Int32，char* 对应 string）。
  • 使用 MarshalAs 明确指定封送方式（如 UnmanagedType.LPStr、UnmanagedType.BStr）。

7. 示例：封装一个 Windows API 工具类

using System;
using System.Runtime.InteropServices;public static class Win32Api
{[DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]public static extern int MessageBox(IntPtr hWnd, string text, string caption, uint type);[DllImport("kernel32.dll")]public static extern uint GetTickCount();[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]public struct RECT{public int Left;public int Top;public int Right;public int Bottom;}[DllImport("user32.dll")][return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]public static extern bool GetWindowRect(IntPtr hWnd, out RECT lpRect);
}// 使用
class Program
{static void Main(){// 调用 MessageBoxWin32Api.MessageBox(IntPtr.Zero, "Hello from C#", "Greeting", 0);// 获取系统运行时间uint tickCount = Win32Api.GetTickCount();Console.WriteLine($"System uptime: {tickCount} ms");// 获取窗口位置Win32Api.RECT rect;bool success = Win32Api.GetWindowRect(new IntPtr(0x123456), out rect);if (success){Console.WriteLine($"Window Rect: {rect.Left}, {rect.Top}, {rect.Right}, {rect.Bottom}");}}
}

通过掌握 DllImport 和 P/Invoke，你可以在 C# 中直接调用 Windows API 或其他非托管函数，实现更底层的系统级操作。结合良好的封装和错误处理，可以显著提升程序的功能性和灵活性。

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