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单元格输出的格式化
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## 格式化输出
基于 .NET Interactive 的工具（包括 Polyglot 笔记本、Jupyter 和其他工具）的输出是通过 .NET Interactive 格式化器生成的，这是一组位于 Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting 命名空间下的 API。这些 API 可以作为一个 NuGet 包独立于笔记本使用。
格式化器创建对象的字符串表示，这些字符串表示可以从纯文本到 HTML，再到像 JSON 和 CSV 这样的机器可读格式。

以下是一些你可以在笔记本中编写的代码示例，这些代码会导致对象被格式化以供显示：
- C# 单元格末尾的返回语句或尾随表达式
- F# 单元格末尾的尾随表达式
- 调用 Display 和 ToDisplayString 扩展方法，这些方法对 C# 和 F# 中的所有对象都可用
- 在 PowerShell 单元格中调用 Out-Display

格式化器还用于在多语言笔记本变量视图中格式化.NET对象的输出显示。其他语言的值格式化并不依赖于.NET。
> `格式化` 指的是创建对象字符串表示的过程。此过程由.NET Interactive内核通过此处所述的API实现。当格式化后的字符串在 VS Code 或 JupyterLab 中的笔记本上显示时，这一过程被称为`渲染`
## MIME类型 与 Display显示
对于任何一个给定的对象，可以有多种不同的字符串表示方式。这些不同的表示方式都有对应的MIME类型，这些类型由简短的字符串标识，例如`text/html`或`application/json`。MIME类型可以用来通过Display扩展方法请求特定格式的对象显示，这个方法可以用于任何对象。

例如，我们可以调用rect.Display()来显示分配给变量rect的Rectangle对象
```csharp
//注意：System.Drawing不能跨平台，只在Windows系统中使用。
//不知道为啥：官方要选个不跨平台的示例
using System.Drawing;
var ract = new Rectangle
{
    Height = 50,
    Width = 100,
};

//默认为 text/html，下面两种方式的效果是一样的
ract.Display();
ract.Display("text/html");
```
注意，Polyglot 笔记本中默认的 MIME 类型是 text/html。这可能会因 .NET 类型的不同而有所变化，但在上述示例中，矩形类型尚未应用任何自定义设置。（将在下面展示更多关于如何进行自定义设置的内容。）
> 注意：对于 C# 或 F# 中单元格的返回值，只能使用默认 MIME 类型的格式化程序。
在使用Display时，可以指定不同于默认的MIME类型。只需将所需的MIME类型作为参数传递即可，例如：rect.Display("text/plain")
```csharp
ract.Display("text/plain");
```
另一种常见的MIME类型是application/json。在Polyglot笔记本中使用此MIME类型时，对象使用System.Text.Json进行格式化。

执行下面的单元格，会以Json格式输出。JSON输出中的代码颜色由 VS Code 笔记本渲染器针对`application/json`类型提供。
```csharp
ract.Display("application/json");
```
## 自定义格式化
.NET Interactive的格式化API是高度可配置的。

可以使用`Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting`中的代码，调整格式化行为的方式。
### 限制输出数量
在格式化序列时，例如数组或实现IEnumerable的对象，.NET Interactive的格式化器会将它们展开，以便你可以看到其中的值。

如果执行结果集太多，默认情况下只会输出前面很少项，剩余的数据以 `...More` 代替。
```csharp
var names = new string[]
{
    "吕宇宁", "韦子异", "姚宇宁", "傅子异", "朱子韬", "林杰宏", "胡璐", "周璐", "田秀英", "姜詩涵", "蔡秀英", "张睿", "金嘉伦", "萧致远", "赵致远", "蒋宇宁", "顾震南", "余安琪", "熊岚", "卢子韬",
    "孔杰宏", "周子韬", "黄睿", "史璐", "赵震南", "杜安琪", "赵致远", "石詩涵", "龚杰宏", "丁安琪", "黄杰宏", "傅睿", "戴嘉伦", "郝杰宏", "傅晓明", "孟嘉伦", "段睿", "戴致远", "石安琪", "汪詩涵",
    "贾云熙", "邱子韬", "吴杰宏", "贾岚", "曾震南", "许云熙", "吴宇宁", "唐岚", "常嘉伦", "曾岚", "袁嘉伦", "黄晓明", "韦致远", "莫安琪", "丁子韬", "雷云熙", "许秀英", "朱宇宁", "黎詩涵", "贾晓明", 
    "孔詩涵", "秦宇宁", "方子韬", "邵秀英", "冯宇宁", "何晓明", "方嘉伦", "熊秀英", "沈云熙", "顾秀英", "许致远", "胡宇宁", "陶子异", "叶安琪", "邱震南", "刘子异", "周宇宁", "黄云熙", "龚杰宏", "杜秀英", 
    "向子异", "马睿", "黄安琪", "于安琪", "金嘉伦", "龚璐", "杨致远", "戴嘉伦", "钟詩涵", "阎詩涵", "雷安琪", "宋杰宏", "田致远", "冯致远", "雷杰宏", "雷子异", "叶璐", "王子异", "冯子韬", "史宇宁"
};

var students = Enumerable.Range(1,50).Select(s => new {Id = s, Age = Random.Shared.Next(1,100), Name = names[s]});
students.Display();
```
Formatter.ListExpansionLimit 更改为自定义值
```csharp
Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.ListExpansionLimit = 5;
students.Display();
```
上面的示例中，通过设置Formatter.ListExpansionLimit = 5，然后显示相同的列表对象，.NET Interactive现在仅显示前五项，后面跟着 ...(more)。

也可以通过设置`Formatter<T>.ListExpansionLimit`来限制特定类型的输出。需要注意的是，这里的类型T必须与列表中的项完全匹配。

以下是一个使用int类型的示例：
```csharp
Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter<int>.ListExpansionLimit = 3;
Enumerable.Range(1, 10).Display();

```
注意:有些以 ...（more）结尾，有些以（数字 more）结尾。

这是因为：List、List<T>、数组等，列举前就知道元素确切的数量,以 `(数字 more)`结尾；而像 IEnumerable<T>(Enumerable.Range 返回类型是IEnumerable<T>)之类的，因此在枚举整个序列之前，无法知道元素确切的数量;在这种情况下，.NET交互式格式化器在达到配置的ListExpansionLimit时会停止，并不会继续计数剩余的序列, 以 `...(more)` 结尾
### 限制对象循环引用次数
有些对象存在引用循环。虽然.NET Interactive格式化器会遍历对象图，但它为了避免输出过大和无限递归，只会递归到特定深度。

以下是一个C#代码示例，它定义了一个简单的Node类，创建了一个引用循环，并使用C#脚本的尾随表达式（相当于返回语句）对其进行格式化：
```csharp
public class Node
{
    public Node Next { get; set; } 
}

Node node1 = new();
Node node2 = new();

node1.Next = node2;
node2.Next = node1;

node1
```
这表明格式化器在格式化到深度6后停止了递归。这个深度可以通过Formatter.RecursionLimit方法进行更改：
```csharp
Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.RecursionLimit = 2;
node1
```
### 首选 MIME 类型
前面提到，Polyglot 笔记本中用于格式化的默认 MIME 类型是 text/html。当使用 Display() 方法时，如果没有向 mimeType 参数传递值，或者在 C# 或 F# 中使用 return 语句或尾随表达式时，就会应用这个默认设置。这个默认设置可以全局更改，也可以针对特定类型更改。

以下示例将 Rectangle 的默认值更改为 text/plain。
```csharp
public class Student
{
    public int Id {get;set;}
    public string Name {get;set;}
    public int Age {get;set;}
}

Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.SetPreferredMimeTypesFor(typeof(Student), "text/plain");

new Student
{   
    Id = 1,
    Name = "张三",
    Age = 55
}
```
该方法可用于设置多个首选MIME类型。第二个参数是params参数，它允许您传递多个值。
```csharp
Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.SetPreferredMimeTypesFor
(
  typeof(Student), 
  "text/plain",
  "application/json"
);

new Student
{   
    Id = 1,
    Name = "张三",
    Age = 55
}
```
注册多个MIME时，可以切换输出格式：
单击 执行结果单元格的最左侧`...`, 选择 `更改演示文稿`后，在VS Code最上访，会弹出选择窗口，选择注册项中的一个，就可以重新以选中项的格式重新显示结果。
### 替换默认的格式化类型
默认格式化器通常通过打印列表和属性来显示对象的值。输出主要是文本形式。如果你希望以不同的方式显示某种类型的内容，无论是不同的文本输出、图像还是图表，你可以通过为特定类型注册自定义格式化器来实现。这些类型可以是你自己定义的，也可以是其他.NET库中定义的。

一个常见的使用自定义格式化器的场景是渲染图表。一些NuGet包，如Plotly.NET，提供了.NET Interactive扩展，利用此功能以交互式的HTML和JavaScript为基础生成输出。

注册自定义格式化器最简单的方法是使用Formatter.Register<T>方法，它有几个不同的重载版本。在笔记本中使用最友好、最方便的一个接受两个参数：
+ 委托：它接受你要注册的类型的对象，并返回一个字符串。在这里，你可以指定所需的字符串转换；
+ MIME类型：只有当使用此MIME类型时，才会调用你的自定义格式化器

下面的示例将 Rectangles 类的实例格式化为SVG矩形。
```csharp
public class Rectangle
{
     public int Width {get;set;}
     public int Height {get;set;}
}

Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.Register<Rectangle>
(
     formatter: //格式化方法：把类型对象，转化为输出字符串
     rect => $"""
          <svg width="100" height="100">
               <rect 
                    width="{rect.Width}" 
                    height="{rect.Height}" 
                    style="fill:rgb(0,255,200)" 
               />
          </svg>
          """, 
     mimeType: //输出媒体类型
     "text/html"
);
```
```csharp
/*
运行此代码后，Rectangle对象将显示为图形矩形，而不是属性值列表。
（以下示例使用C#脚本尾随表达式语法，该语法通常配置为在笔记本中使用text/html MIME类型。）
*/
new Rectangle(){Width = 100, Height = 50}
```
特别指出：当在列表中遇到自定义类型或作为对象属性时，仍将调用自定义格式化程序
```csharp
new[] 
{
    new Rectangle(){Width = 200, Height = 50},
    new Rectangle(){Width = 200, Height = 100}
}
```
```csharp
//具有 Rectangle 类型属性的匿名对象
new {
    Name = "Example",
    Rectangle = new Rectangle(){ Width=100, Height=50 }
}
```
### 打开泛型类型
可以通过使用开放泛型类型定义作为键来指定格式化程序。以下代码将为所有类型的 T 的 List<T> 变体注册一个格式化程序，并打印每个元素及其哈希代码。（请注意，必须强制转换对象才能迭代其项。
```csharp
Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.Register
(
    type: typeof(List<>),
    formatter: (list, writer) =>
    {
        foreach (var obj in (IEnumerable)list)
        {
            writer.WriteLine($"{obj} ({obj.GetHashCode()})");
        }
    }, "text/html"
);
```
```csharp
//运行上述代码后，以下内容将不再仅打印列表中的值 ["one","two","three"]
//变为：one (254814599) two (656421459) three (-1117028319)
var list = new List<string> { "one", "two", "three" };
list
```
### TypeFormatterSource 特性类
Formatter.Register方式外，另一种注册自定义格式化程序的方式是：使用 TypeFormatterSourceAttribute 修饰类型。如果您想直接在笔记本中重新定义格式化程序设置，这不是最方便的方法。但是，如果您正在编写 .NET Interactive 扩展，或者编写包含某些类型的自定义格式的库或应用程序，则建议使用此方法。其中一个原因是基于属性的方法更简单。另一个原因是，调用 Formatter.ResetToDefault（） 时不会清除基于属性的格式化程序自定义，而使用 Formatter.Register 配置的格式化程序会被清除。您可以将基于属性的注册方法视为为类型设置默认格式的一种方式。

基于属性的格式化程序注册有两种方法：一种用于项目引用时，另一种用于项目不引用 Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting 时

如果您已经引用了 Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting ，例如，因为您正在编写 .NET Interactive 扩展，那么您可以使用 中定义的 TypeFormatterSourceAttribute 来修饰需要自定义格式的类型 Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting 。下面是一个示例：
```csharp
[Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.TypeFormatterSource(typeof(MyFormatterSource))]
public class MyTypeWithCustomFormatting
{

}

//带Mime类型
[Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.TypeFormatterSource
(
  typeof(MyFormatterSource), PreferredMimeTypes = new[] { "text/html", "application/json" }
)]
public class MyTypeWithCustomFormatting2
{
}

//TypeFormatterSourceAttribute 指定的格式化程序源必须实现 ITypeFormatterSource，并且必须具有空构造函数。它不需要是 public 类型
public class MyFormatterSource : Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.ITypeFormatterSource
{
    public IEnumerable<Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.ITypeFormatter> CreateTypeFormatters()
    {
        return new Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.ITypeFormatter[]
        {
            new Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.PlainTextFormatter<MyTypeWithCustomFormatting>(context => 
              $"Hello from {nameof(MyFormatterSource)} using MIME type text/plain"),
            new Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.HtmlFormatter<MyTypeWithCustomFormatting>(context => 
              $"Hello from {nameof(MyFormatterSource)} using MIME type text/html")
        };
    }
}
```
一个完整例子：
```csharp
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
internal class TypeFormatterSourceAttribute : Attribute
{
    public TypeFormatterSourceAttribute(Type formatterSourceType)
    {
        FormatterSourceType = formatterSourceType;
    }

    public Type FormatterSourceType { get; }

    public string[] PreferredMimeTypes { get; set; }
}

internal class MyConventionBasedFormatterSource
{
    public IEnumerable<object> CreateTypeFormatters()
    {
        yield return new MyConventionBasedFormatter { MimeType = "text/html" };
    }
}

internal class MyConventionBasedFormatter
{
    public string MimeType { get; set; }

    public bool Format(object instance, System.IO.TextWriter writer)
    {
        if (instance is MyTypeWithCustomFormatting myObj)
        {
            writer.Write($"<div>Custom formattering for {myObj}</div>");
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
}
```
### 重置格式设置
在尝试不同的格式设置配置时，您可能会发现需要将所有内容重置为首次启动内核时看到的默认值。您可以轻松执行此作：
```csharp
Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.Formatter.ResetToDefault();
```
### 如何选择格式化程序
可以注册多个可能适用于同一类型的格式化程序。例如，可以为 object、IEnumerable<string> 和 IList<string> 注册格式化程序，其中任何一个都可能合理地应用于 List<string> 的实例。由于这些原因，了解如何选择 formatter 可能很有用。
为 A 类型的对象选择适用的格式化程序，如下所示：
+ 选择 MIME 类型：
  + 选择与 A 相关的最具体的用户注册 MIME 类型首选项
  + 如果没有相关的用户注册的 MIME 类型，则使用配置的默认 MIME 类型
+ 选择一个格式化程序：
  + 选择与 A 相关的最具体的用户注册格式化程序
  + 如果没有相关的用户注册格式化程序，则选择默认格式化程序

> 在这里，“最具体”是指类和接口层次结构。如果顺序完全一致或存在其他冲突，则首选较新的注册。当泛型类型的类型定义相同时，泛型类型的类型实例化优先于泛型格式化程序。
> MIME 类型的默认格式化程序集始终包括 object 的格式化程序
```csharp
using System.IO;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting;

ITypeFormatter formatter = Formatter.GetPreferredFormatterFor( typeof(Rectangle),  Formatter.DefaultMimeType);

var rect = new Rectangle { Width = 100, Height = 50 };

var writer = new StringWriter();

formatter.Format(rect, writer);

Console.WriteLine(writer.ToString());
```
Examples  例子, 用于说明 Formatter 选择的工作原理

+ 如果您为类型 A 注册格式化程序，则该格式化程序将用于类型 A 的所有对象（直到稍后指定类型 A 的替代格式化程序）
+ 如果为 System.Object 注册格式化程序，则它优先于所有其他格式化程序，但其他更具体的用户定义的格式化程序除外
+ 如果为任何 sealed 类型注册格式化程序，则它优先于所有其他格式化程序（除非为该类型指定了更多格式化程序）
+ 如果注册 List<> 和 List<int> 格式化程序，则 List<int> 格式化程序优先用于 List<int> 类型的对象，而 List<> 格式化程序优先用于其他泛型实例化，例如 List<string>