1背景与动机
传统面向对象编程的核心思想是一个对象有着唯一标识，表现为对象引用，封装着随时可变的属性状态，如果你改变了一个属性的状态，这个对象还是原来那个对象，就是对象引用没有因为状态的改变而改变，也就是说该对象可以有很多种状态。C#从最初开始也是一直这样设计和工作的。但是一些时候，你可能非常需要一种恰好相反的方式，例如我需要一个对象只有一个状态，那么原来那种默认方式往往会成为阻力，使得事情变得费时费力。当一个类型的对象在创建时被指定状态后，就不会再变化的对象，我们称之为不可变类型。这种类型是线程安全的，不需要进行线程同步，非常适合并行计算的数据共享。它减少了更新对象会引起各种bug的风险，更为安全。System.DateTime和string就是不可变类型非常经典的代表。原来，我们要用类来创建一个不可变类型，你首先要定义只读字段和属性，并且还要重写涉及相等判断的方法等。在C#9.0中，引入了record，专门用来以最简的方式创建不可变类型的新方式。如果你需要一个行为像值类型的引用类型，你可以使用record；如果你需要整个对象都是不可变的，且行为像一个值，那么你也可考虑将其声明为一个record类型。那么什么是record类型？2Record介绍record类型是一种用record关键字声明的新的引用类型，与类不同的是，它是基于值相等而不是唯一的标识符——对象引用。他有着引用类型的支持大对象、继承、多态等特性，也有着结构的基于值相等的特性。可以说有着class和struct两者的优势，在一些情况下可以用以替代class和struct。提到不可变的类型，我们会想到readonlystruct，那么为什么要选择添加一个新的类型，而不是用readonlystruct呢？这是因为记录有着如下优点：在构造不可变的数据结构时，它的语法简单易用。
record为引用类型，不用像值类型在传递时需要内存分配，并进行整体拷贝。
构造函数和结构函数为一体的、简化的位置记录
有力的相等性支持，重写了Equals(object),IEquatableT,和GetHashCode()这些基本方法。
2.1record类型的定义与使用2.1.1常规方式record类型可以定义为可变的，也可以是不可变的。现在，我们用record定义一个只有只读属性的Person类型如下。这种只有只读属性的类型，因为其在创建好之后，属性就不能再被修改，我们通常把这种类型叫做不可变类型。publicrecordPerson{publicstringLastName{get;}publicstringFirstName{get;}publicPerson(stringfirst,stringlast)=(FirstName,LastName)=(first,last);}上面这种声明，在使用时，只能用带参的构造函数进行初始化。要创建一个record对象跟类没有什么区别：
Personperson=new("Andy","Kang");如果要支持用对象初始化器进行初始化，则在属性中使用init关键字。这种形式，如果不需要用带参的构造函数进行初始化，可以不定义带参的构造函数，上面的Person可以改为下面形式。
publicrecordPerson{publicstring?FirstName{get;init;}publicstring?LastName{get;init;}}
现在，创建Person对象时，用初始化器进行初始化如下：
Personperson=new(){FirstName="Andy",LastName="Kang"};
如果需要是可变类型的record，我们定义如下。这种因为有set访问器，所有它支持用对象初始化器进行初始化，如果你想用构造函数进行初始化，你可以添加自己的构造函数。
publicrecordPerson{publicstring?FirstName{get;set;}publicstring?LastName{get;set;}}
2.1.2位置记录/Positionalrecords
为了支持将record对象能解构成元组，我们给record添加解构函数Deconstruct。这种record就称为位置记录。下面代码定义的Person，记录的内容是通过构造函数的参数传入，并且通过位置解构函数提取出来。你完全可以在记录中定义你自己的构造和解构函数（注意不是析构函数）。如下所示：。
publicrecordPerson{publicstringFirstName{get;init;}publicstringLastName{get;init;}publicPerson(stringfirstName,stringlastName)=(FirstName,LastName)=(firstName,lastName);publicvoidDeconstruct(outstringfirstName,outstringlastName)=(firstName,lastName)=(FirstName,LastName);}
针对上面如此复杂的代码，C#9.0提供了更精简的语法表达上面同样的内容。需要注意的是，这种记录类型是不可变的。这也就是为什么有record默认是不可变的说法由来。
publicrecordPerson(stringFirstName,stringLastName);该方式声明了公开的、仅可初始化的自动属性、构造函数和解构函数。现在创建对象，你就可以写如下代码：
varperson=newPerson("Mads","Torgersen");//位置构造函数var(firstName,lastName)=person;//位置解构函数当然，如果你不喜欢产生的自动属性、构造函数和解构函数，你可以自定义同名成员代替，产生的构造函数和解构函数将会只使用你自定义的那个。在这种情况下，被自定义参数处于你用于初始化的作用域内，例如，你想让FirstName是个保护属性：
publicrecordPerson(stringFirstName,stringLastName){protectedstringFirstName{get;init;}=FirstName;}
如上例子所示，对位置记录进行扩展，你可以在大括号里添加你想要的任何成员。
一个位置记录可以像下面这样调用父类构造函数。
publicrecordStudent(stringFirstName,stringLastName,intID):Person(FirstName,LastName);
2.1.3定义的总结
record默认情况下是被设计用来进行描述不可变类型的，因此位置记录这种短小简明的声明方式是推荐方式。
2.2with表达式
当使用不可变的数据时，一个常见的模式是从现存的值创建新值来呈现一个新状态。例如，如果Person打算改变他的姓氏（lastname），我们就需要通过拷贝原来数据，并赋予一个不同的lastname值来呈现一个新Person。这种技术被称为非破坏性改变。作为描绘随时间变化的person，record呈现了一个特定时间的person的状态。为了帮助进行这种类型的编程，针对records就提出了with表达式，用于拷贝原有对象，并对特定属性进行修改：varperson=newPerson{FirstName="Mads",LastName="Nielsen"};varotherPerson=personwith{LastName="Torgersen"};
如果只是进行拷贝，不需要修改属性，那么无须指定任何属性修改，如下所示：
Personclone=personwith{};
with表达式使用初始化语法来说明新对象在哪里与原有对象不同。with表达式实际上是拷贝原来对象的整个状态值到新对象，然后根据对象初始化器来改变指定值。这意味着属性必须有init或者set访问器，才能用with表达式进行更改。
需要注意的是：
with表达式左边操作数必须为record类型。record的引用类型的成员在拷贝的时候，只是将所指实例的引用进行了拷贝。2.3record的面向对象的特性——继承、多态等
记录（record)和类一样，在面向对象方面，支持继承，多态等所有特性。除过前面提到的record专有的特性，其他语法写法跟类也是一样。同其他类型一样，record的基类依然是object。要注意的是：记录只能从记录继承，不能从类继承，也不能被任何类继承。
record不能定义为static的，但是可以有static成员。
下面一个学生record，它继承自Person：publicrecordPerson{publicstring?FirstName{get;init;}publicstring?LastName{get;init;}}publicsealedrecordStudent:Person{publicintID{get;init;}}
对于位置记录，只要保持record特有的写法即可：
publicrecordPerson(stringFirstName,stringLastName);publicsealedrecordStudent(stringFirstName,stringLastName,intLevel):Person(FirstName,LastName);publicsealedrecordTeacher(stringFirstName,stringLastName,stringTitle):Person(FirstName,LastName){publicoverridestringToString(){StringBuilders=new();base.PrintMembers(s);return$"{s.ToString()}isaTeacher";}}
with表达式和值相等性与记录的继承结合的很好，因为他们不仅是静态的已知类型，而且考虑到了整个运行时对象。比如，我创建一个Student对象，将其存在Person变量里。
Personstudent=newStudent{FirstName="Mads",LastName="Nielsen",ID=};with表达式仍然拷贝整个对象并保持着运行时的类型：
varotherStudent=studentwith{LastName="Torgersen"};WriteLine(otherStudentisStudent);//true
同样地，值相等性确保两个对象有着同样的运行时类型，然后比较他们的所有状态：
PersonsimilarStudent=newStudent{FirstName="Mads",LastName="Nielsen",ID=};WriteLine(student!=similarStudent);//true,由于ID值不同2.4record实现原理从本质上来讲，record仍然是一个类，但是关键字record赋予这个类额外的几个像值的行为。也就是，当你定义了record时候，编译器会自动生成以下方法，来实现基于值相等的特性（即只要两个record的所有属性都相等，且类型相同，那么这两个record就相等）、对象的拷贝和成员及其值的输出。
基于值相等性的比较方法，如Equals,==,!=,EqualityContract等。
重写GetHashCode()
拷贝和克隆成员
PrintMembers和ToString()方法
例如我先定义一个Person的记录类型：publicrecordPerson(stringFirstName,stringLastName);编译器生成的代码和下面的代码定义是等价的。但是要注意的是，跟编译器实际生成的代码相比，名字的命名是有所不同的。
publicclassPerson:IEquatablePerson{privatereadonlystring_FirstName;privatereadonlystring_LastName;protectedvirtualTypeEqualityContract{get{returntypeof(Person);}}publicstringFirstName{get{return_FirstName;}init{_FirstName=value;}}publicstringLastName{get{return_LastName;}init{_LastName=value;}}publicPerson(stringFirstName,stringLastName){_FirstName=FirstName;_LastName=LastName;}publicoverridestringToString(){StringBuilderstringBuilder=newStringBuilder();stringBuilder.Append("Person");stringBuilder.Append("{");if(PrintMembers(stringBuilder)){stringBuilder.Append("");}stringBuilder.Append("}");returnstringBuilder.ToString();}protectedvirtualboolPrintMembers(StringBuilderbuilder){builder.Append("FirstName");builder.Append("=");builder.Append((object)FirstName);builder.Append(",");builder.Append("LastName");builder.Append("=");builder.Append((object)LastName);returntrue;}publicstaticbooloperator!=(Personr1,Personr2){return!(r1==r2);}publicstaticbooloperator==(Personr1,Personr2){return(object)r1==r2
((object)r1!=nullr1.Equals(r2));}publicoverrideintGetHashCode(){return(EqualityComparerType.Default.GetHashCode(EqualityContract)*-+EqualityComparerstring.Default.GetHashCode(_FirstName))*-+EqualityComparerstring.Default.GetHashCode(_LastName);}publicoverrideboolEquals(objectobj){returnEquals(objasPerson);}publicvirtualboolEquals(Personother){return(object)other!=nullEqualityContract==other.EqualityContractEqualityComparerstring.Default.Equals(_FirstName,other._FirstName)EqualityComparerstring.Default.Equals(_LastName,other._LastName);}publicvirtualPersonClone(){returnnewPerson(this);}protectedPerson(Personoriginal){_FirstName=original._FirstName;_LastName=original._LastName;}publicvoidDeconstruct(outstringFirstName,outstringLastName){FirstName=this.FirstName;LastName=this.LastName;}}这些由编译器生成的一些成员，是允许编程人员自定义的，一旦编译器发现有自定义的某个成员，它就不会再生成这个成员。由此可见，record实际上就是编译器特性，并且records由他们的内容来界定，不是他们的引用标识符。从这一点上讲，records更接近于结构，但是他们依然是引用类型。2.4.1基于值的相等
所有对象都从object类型继承了Equals(object)，这是静态方法Object.Equals(object,object)用来比较两个非空参数的基础。结构重写了这个方法，通过递归调用每个结构字段的Equals方法，从而有了“基于值的相等”。Recrods也是这样。这意味着只要他们的值保持一致，两个record对象可以不是同一个对象实例就会相等。例如我们将修改的Lastname又修改回去了：
varoriginalPerson=otherPersonwith{LastName="Nielsen"};
现在我们会得到ReferenceEquals(person,originalPerson)=false(他们不是同一对象)，但是Equals(person,originalPerson)=true(他们有同样的值).。与基于值的Equals一起的，还伴有基于值的GetHashCode()的重写。另外，records实现了IEquatableT并重载了==和!=这两个操作符，这些都是为了基于值的行为在所有的不同的相等机制方面保持一致。
基于值的相等和可变性契合的不总是那么好。一个问题是改变值可能引起GetHashCode的结果随时变化，如果这个对象被存放在哈希表中，就会出问题。我们没有不允许使用可变的record，但是我们不鼓励那样做，除非你已经想到了后果。
如果你不喜欢默认Equals重写的字段与字段比较行为，你可以进行重写。你只需要认真理解基于值的相等时如何在records中工作原理，特别是涉及到继承的时候。
除了熟悉的Equals，==和！=操作符之外，record还多了一个新的EqualityContract只读属性，该属性返回类型是Type类型，返回值默认为该record的类型。该属性用来在判断两个具有继承关系不同类型的record相等时，该record所依据的类型。下面我们看一个有关EqualityContract的例子，定义一个学生record，他继承自Person：
publicrecordStudent(stringFirstName,stringLastName,intLevel):Person(FirstName,LastName);
这个时候，我们分别创建一个Person和Student实例，都用来描述同样的人：
Personp=newPerson("Jerry","Kang");Persons=newStudent("Jerry","Kang",1);WriteLine(p==s);//False
这两者比较的结果是False，这与我们实际需求不相符。那么我们可以重写EqualityContract来实现两种相等：
publicrecordStudent(stringFirstName,stringLastName,intLevel):Person(FirstName,LastName){protectedoverrideTypeEqualityContract{get=typeof(Person);}}
经过此改造之后，上面例子中的两个实例就会相等。EqualityContract的修饰符是依据下面情况确定的：
如果基类是object,属性是virtual；如果基类是另一个record类型，则该属性是override；如果基类类型是sealed，则该属性也是sealed的。2.4.2拷贝克隆与with表达式一个record在编译的时候，会自动生成一个带有保护访问级别的“拷贝构造函数”，用来将现有record对象的字段值拷贝到新对象对应字段中：
protectedPerson(Personoriginal){/*拷贝所有字段*/}//编译器生成with表达式就会引起拷贝构造函数被调用，然后应用对象初始化器来有限更改属性相应值。如果你不喜欢默认的产生的拷贝构造函数，你可以自定义该构造函数，编译器一旦发现有自定义的构造函数，就不会在自动生成，with表达式也会进行调用。
publicrecordPerson(stringFirstName,stringLastName){protectedPerson(Personoriginal){this.FirstName=original.FirstName;this.LastName=original.LastName;}}编译器默认地还会生成with表达式会使用的一个Clone方法用于创建新的record对象，这个方法是不能在record类型里面自定义的。2.4.3PrintMembers和ToString()方法如果你用Console.WriteLine来输出record的实例，就会发现其输出与用class定义的类型的默认的ToString完全不同。其输出为各成员及其值组成的字符串：Person{FirstName=Andy,LastName=Kang}这是因为，基于值相等的类型，我们更加