在 PowerShell 中定义带类型、构造函数和方法的类，以及配套的枚举

适用场景

当一组数据需要固定字段、输入校验和可复用行为，且会创建多个实例时，用类比散落的哈希表和函数更清晰。典型场景是模块内部的领域对象、配置模型、带状态的计算器和需要继承的扩展点。

只需要一次性传递几个字段时，[pscustomobject] 更轻量；类在解析期定义类型，不能像哈希表那样随手增删属性，跨进程和 JSON 序列化也不会保留方法。

核心概念

• 类与类型：class 在解析阶段定义 .NET 类型，属性有静态类型，赋值会尝试转换；实例用 [TypeName]::new() 创建，Get-Member 能看到属性和方法。
• 构造函数与可见性：与类同名的无返回类型方法负责初始化；定义了带参构造函数后，默认无参构造函数不再自动存在。hidden 成员不出现在默认输出中，static 成员属于类型。
• 校验、继承与枚举：属性可加 [ValidateRange()]、[ValidateSet()] 等特性；class Child : Parent 继承属性和方法，构造函数用 : base(...) 调父类构造；enum 定义命名常量，属性用枚举类型后只能取预定义值。
• 模块边界：调用方要在解析阶段看到模块里的类型，必须在脚本或模块顶部使用 using module；Import-Module 只加载运行时命令，不够。

5.1 与 7.x 差异

• class 和 enum 从 PowerShell 5.0 开始支持，5.1 可用；更老的 2.0/3.0/4.0 不支持，运行前用 #Requires -Version 5.0 声明。
• 5.1 的类型建立在 .NET Framework 上，7.x 建立在 .NET 上；引用程序集、泛型类型和跨版本序列化时不能假设类型完全一致。
• 两边都要求 using module 才能让模块中的类在解析期可见，只是 7.x 的模块搜索路径和运行时不同。

常用操作

# 1. 定义枚举和类，保存为 Widget.psm1
enum WidgetState { New; Active; Retired }
class Widget {
    [string] $Name
    [WidgetState] $State
    hidden [int] $Count
    Widget([string] $name) {
        $this.Name = $name; $this.State = [WidgetState]::New; $this.Count = 0
    }
    [void] Activate() { $this.State = [WidgetState]::Active; $this.Count++ }
    [string] ToString() { return "$($this.Name):$($this.State)" }
}

# 2. run.ps1 顶部 using module，然后创建实例并调用方法
using module .\Widget.psm1
$w = [Widget]::new('api')
$w.Activate(); $w.ToString()

# 3. 属性校验与继承，子类构造函数调用 base
class ServiceWidget : Widget {
    [ValidateRange(1, 65535)] [int] $Port
    ServiceWidget([string] $name, [int] $port) : base($name) { $this.Port = $port }
    [string] Describe() { return "$($this.Name) on port $($this.Port)" }
}

# 4. 静态成员属于类型，实例可以查看真实类型
class Counter { static [int] $Total = 0; static [void] Add() { [Counter]::Total++ } }
PS C:\> [Counter]::Add(); [Counter]::Total
PS C:\> $w.GetType().FullName; $w | Get-Member

# 5. 转 JSON 只保留属性，反序列化后得到 PSCustomObject
PS C:\> $w | ConvertTo-Json
PS C:\> ('{"Name":"api"}' | ConvertFrom-Json).GetType().Name

易错点

• ConvertTo-Json 只序列化公开属性，hidden 属性、方法和类型信息都会丢失；ConvertFrom-Json 得到的是 PSCustomObject，不能直接当类实例用。
• 类方法会把未捕获的表达式输出到管道，导致调用方收到额外对象；不想返回的值要赋值给变量或用 [void] 丢弃。
• 同一个会话里不能重复定义同名类，第二次执行会报 Cannot redefine class。修改类定义后开新会话，或把类放在模块里重新加载。
• 调用方只 Import-Module 后报 Unable to find type，是因为类需要在解析阶段可见；改用 using module，并把它放在脚本最前面。

相关命令

• powershell-modules — using module 与模块导出
• powershell-errors — 构造函数和属性校验抛出的错误
• powershell-security — Add-Type、语言模式和代码信任
• powershell-dsc — 基于类的 DSC 资源

参考链接

• Microsoft Learn: about_Classes
• Microsoft Learn: about_Enum

读完自测

合上页面，先回答，再展开对照。

1. 为什么 Import-Module MyModule 之后仍然找不到模块里的类？
2. 类方法里写了一个未赋值的表达式，调用方会看到什么？
3. ConvertTo-Json 再 ConvertFrom-Json 后，为什么不能继续调用原方法？