C#如何禁止外部修改只读属性内部公共字段且不影响原类型复用

现有如下自定义向量类：

namespace StackoverflowQuestion1
{
    public class MyVector
    {
        public float x;
        public float y;
        public float z;

        public MyVector(float x, float y, float z)
        {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.z = z;
        }
    }
}

定义了可移动对象的通用接口IMovable，代表对象位置可变更：

namespace StackoverflowQuestion1
{
    public interface IMovable
    {
        public string Name { get; }
        public MyVector Position { get; }
    }
}

Furniture（家具）类属于可移动对象，因此实现了上述接口：

namespace StackoverflowQuestion1
{
    public class Furniture : IMovable
    {
        public string Name { get; private set; }
        public MyVector Position { get; private set; }

        public Furniture(string name, float x, float y, float z)
        {
            this.Name = name;
            this.Position = new MyVector(x, y, z);
        }
    }
}

按照预期，外部无法访问Name属性的私有setter，也无法直接修改Position属性（其setter为私有）。但实际上外部可以直接访问Position的x/y/z公共字段并修改其值，如下代码所示：

using StackoverflowQuestion1;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Furniture F = new Furniture("Chair", 1f, 2f, 3f);
        F.Name = "Office chair"; // 符合预期，编译报错
        F.Position = new MyVector(5f, 6f, 7f); // 符合预期，编译报错
        F.Position.x = 5f; // 不符合预期，可正常修改
        F.Position.y = 6f; // 不符合预期，可正常修改
        F.Position.z = 7f; // 不符合预期，可正常修改
    }
}

如何实现仅Furniture类的内部成员可修改自身位置，外部完全无法修改Furniture的位置值，同时不能将MyVector类的坐标字段设为私有，避免MyVector在其他场景下无法正常修改使用？

下面提供两种符合要求的常用实现方案：

方案1：对外返回MyVector副本（兼容性最高，无需修改原有接口） #

核心逻辑是Furniture内部私有存储真实的位置向量实例，对外暴露的Position属性每次返回全新的副本，外部修改副本完全不会影响内部的真实值，内部需要修改位置时直接操作私有字段即可。
修改后的Furniture代码如下：

namespace StackoverflowQuestion1
{
    public class Furniture : IMovable
    {
        public string Name { get; private set; }
        // 内部私有存储真实位置，外部不可访问
        private MyVector _position;
        // 对外暴露的Position每次返回副本
        public MyVector Position => new MyVector(_position.x, _position.y, _position.z);

        public Furniture(string name, float x, float y, float z)
        {
            this.Name = name;
            this._position = new MyVector(x, y, z);
        }

        // 示例：内部修改位置的方法
        public void MoveInternal(float offsetX, float offsetY, float offsetZ)
        {
            _position.x += offsetX;
            _position.y += offsetY;
            _position.z += offsetZ;
        }
    }
}

• 优点：完全不需要修改原有MyVector、IMovable的定义，兼容所有现有业务代码，MyVector在其他场景仍可正常修改字段使用。
• 缺点：每次访问Position都会生成新的对象实例，高频访问场景下会有轻微的GC开销。

方案2：新增只读向量接口（性能最优，无额外开销） #

核心逻辑是新增仅暴露x/y/z读取能力的只读接口，让MyVector实现该接口，调整IMovable的Position返回只读接口，外部拿到只读接口无法修改字段，Furniture内部仍存储可写的MyVector实例自由修改。
实现步骤如下：

1. 新增只读向量接口：

public interface IReadOnlyVector
{
    float X { get; }
    float Y { get; }
    float Z { get; }
}

2. 修改MyVector实现该接口（不需要修改原有公共字段，不影响其他场景使用）：

public class MyVector : IReadOnlyVector
{
    public float x;
    public float y;
    public float z;

    public MyVector(float x, float y, float z)
    {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
    }

    // 显式实现只读接口，不污染原有类的公共成员
    float IReadOnlyVector.X => x;
    float IReadOnlyVector.Y => y;
    float IReadOnlyVector.Z => z;
}

3. 修改IMovable接口的Position返回类型：

public interface IMovable
{
    public string Name { get; }
    public IReadOnlyVector Position { get; }
}

4. 修改Furniture实现：

public class Furniture : IMovable
{
    public string Name { get; private set; }
    // 内部存储可写的MyVector
    private MyVector _position;
    // 对外返回只读接口
    public IReadOnlyVector Position => _position;

    public Furniture(string name, float x, float y, float z)
    {
        this.Name = name;
        _position = new MyVector(x, y, z);
    }

    // 内部修改位置的示例方法
    public void MoveInternal(float offsetX, float offsetY, float offsetZ)
    {
        _position.x += offsetX;
        _position.y += offsetY;
        _position.z += offsetZ;
    }
}

• 优点：无额外对象创建开销，外部拿到IReadOnlyVector实例完全无法修改内部值，MyVector原有公共字段保留，其他场景可正常使用。
• 缺点：需要小幅调整原有IMovable接口的定义，已有的依赖IMovable的代码需要适配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jkf