C#中的委托和事件(上)

引言

  委托和事件在 .Net Framework中的应用非常广泛,然而,较好地理解委托和事件对很多接触C#时间不长的人来说并不容易。它们就像是一道槛儿,过了这个槛的人,觉得真是太容易了,而没有过去的人每次见到委托和事件就觉得心里别(biè)得慌,混身不自在。本文中,我将通过两个范例由浅入深地讲述什么是委托、为什么要使用委托、事件的由来、.Net Framework中的委托和事件、委托和事件对Observer设计模式的意义,对它们的中间代码也做了讨论。

将方法作为方法的参数

  我们先不管这个标题如何的绕口,也不管委托究竟是个什么东西,来看下面这两个最简单的方法,它们不过是在屏幕上输出一句问候的话语:

以下为引用的内容:

 public void GreetPeople(string name)

 {

           // 做某些额外的事情,比如初始化之类,此处略 

           EnglishGreeting(name);       

}

public void EnglishGreeting(string name)

{

           Console.WriteLine("Morning, " + name);       

} 

  暂且不管这两个方法有没有什么实际意义。GreetPeople用于向某人问好,当我们传递代表某人姓名的name参数,比如说 “Jimmy”,进去的时候,在这个方法中,将调用EnglishGreeting方法,再次传递name参数,EnglishGreeting则用于向 屏幕输出 “Morning, Jimmy”。

  现在假设这个程序需要进行全球化,哎呀,不好了,我是中国人,我不明白“Morning”是什么意思,怎么办呢?好吧,我们再加个中文版的问候方法:

以下为引用的内容:

public void ChineseGreeting(string name)

{

        Console.WriteLine("早上好, " + name);

} 

  这时候,GreetPeople也需要改一改了,不然如何判断到底用哪个版本的Greeting问候方法合适呢?在进行这个之前,我们最好再定义一个枚举作为判断的依据:

以下为引用的内容:

 public enum Language

{

        English, Chinese

 }

public void GreetPeople(string name, Language lang)

{

        //做某些额外的事情,比如初始化之类,此处略

        swith(lang)

            {

               case Language.English:

                      EnglishGreeting(name);

                      break;

               case Language.Chinese:

                      ChineseGreeting(name);

                      break; 

              }

 }

   OK,尽管这样解决了问题,但我不说大家也很容易想到,这个解决方案的可扩展性很差,如果日后我们需要再添加韩文版、日文版,就不得不反复修改枚举和GreetPeople()方法,以适应新的需求。

  在考虑新的解决方案之前,我们先看看 GreetPeople的方法签名:

public void GreetPeople(string name, Language lang)

  我们仅看 string name,在这里,string 是参数类型,name 是参数变量,当我们赋给name字符串“jimmy”时,它就代表“jimmy”这个值;当我们赋给它“张子阳”时,它又代表着“张子阳”这个值。然后, 我们可以在方法体内对这个name进行其他操作。哎,这简直是废话么,刚学程序就知道了。

  如果你再仔细想想,假如GreetPeople()方法可以接受一个参数变量,这个变量可以代表另一个方法,当我们给这个变量赋值 EnglishGreeting的时候,它代表着 EnglsihGreeting() 这个方法;当我们给它赋值ChineseGreeting 的时候,它又代表着ChineseGreeting()方法。我们将这个参数变量命名为 MakeGreeting,那么不是可以如同给name赋值时一样,在调用 GreetPeople()方法的时候,给这个MakeGreeting 参数也赋上值么(ChineseGreeting或者EnglsihGreeting等)?然后,我们在方法体内,也可以像使用别的参数一样使用 MakeGreeting。但是,由于MakeGreeting代表着一个方法,它的使用方式应该和它被赋的方法(比如ChineseGreeting) 是一样的,比如:

MakeGreeting(name);

  好了,有了思路了,我们现在就来改改GreetPeople()方法,那么它应该是这个样子了:

  以下为引用的内容:

 public void GreetPeople(string name, *** MakeGreeting)

{

        MakeGreeting(name);

 } 

  注意到 *** ,这个位置通常放置的应该是参数的类型,但到目前为止,我们仅仅是想到应该有个可以代表方法的参数,并按这个思路去改写GreetPeople方法,现在就出现了一个大问题:这个代表着方法的MakeGreeting参数应该是什么类型的?

  NOTE:这里已不再需要枚举了,因为在给MakeGreeting赋值的时候动态地决定使用哪个方法,是ChineseGreeting还是 EnglishGreeting,而在这个两个方法内部,已经对使用“morning”还是“早上好”作了区分。

  聪明的你应该已经想到了,现在是委托该出场的时候了,但讲述委托之前,我们再看看MakeGreeting参数所能代表的 ChineseGreeting()和EnglishGreeting()方法的签名:

public void EnglishGreeting(string name)

public void ChineseGreeting(string name)

 如同name可以接受String类型的“true”和“1”,但不能接受bool类型的true和int类型的1一样。 MakeGreeting的 参数类型定义 应该能够确定 MakeGreeting可以代表的 方法种类,再进一步讲,就是MakeGreeting可以代表的方法 的 参数类型和祷乩嘈汀?br /> 于是,委托出现了:它定义了MakeGreeting参数所能代表的方法的种类,也就是MakeGreeting参数的类型。

  NOTE:如果上面这句话比较绕口,我把它翻译成这样:string 定义了name参数所能代表的值的种类,也就是name参数的类型。

本例中委托的定义:

public delegate void GreetingDelegate(string name);

  可以与上面EnglishGreeting()方法的签名对比一下,除了加入了delegate关键字以外,其余的是不是完全一样?

  现在,让我们再次改动GreetPeople()方法,如下所示:

以下为引用的内容:

 public void GreetPeople(string name, GreetingDelegate MakeGreeting)

{

        MakeGreeting(name);

} 

  如你所见,委托GreetingDelegate出现的位置与 string相同,string是一个类型,那么GreetingDelegate应该也是一个类型,或者叫类(Class)。但是委托的声明方式和类却 完全不同,这是怎么一回事?实际上,委托在编译的时候确实会编译成类。因为Delegate是一个类,所以在任何可以声明类的地方都可以声明委托。更多的 内容将在下面讲述,现在,请看看这个范例的完整代码:

以下为引用的内容:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Text;

namespace Delegate

{

        //定义委托,它定义了可以代表的方法的类型 

       public delegate void GreetingDelegate(string name);

       class Program

        {

              private static void EnglishGreeting(string name)

              {

                      Console.WriteLine("Morning, " + name); 

              }

              private static void ChineseGreeting(string name)

             {

                      Console.WriteLine("早上好, " + name); 

              }

              //注意此方法,它接受一个GreetingDelegate类型的方法作为参数

               private static void GreetPeople(string name, GreetingDelegate MakeGreeting)

              {

                      MakeGreeting(name); 

              }

              static void Main(string[] args)

              {

                      GreetPeople("Jimmy Zhang", EnglishGreeting); 

                     GreetPeople("张子阳", ChineseGreeting); 

                     Console.ReadKey(); 

              }

        }

 }

输出如下:

Morning, Jimmy Zhang

早上好, 张子阳

  我们现在对委托做一个总结:

  委托是一个类,它定义了方法的类型,使得可以将方法当作另一个方法的参数来进行传递,这种将方法动态地赋给参数的做法,可以避免在程序中大量使用If-Else(Switch)语句,同时使得程序具有更好的可扩展性。

   将方法绑定到委托

  看到这里,是不是有那么点如梦初醒的感觉?于是,你是不是在想:在上面的例子中,我不一定要直接在GreetPeople()方法中给 name参数赋值,我可以像这样使用变量:

以下为引用的内容:

 static void Main(string[] args)

 {

        string name1, name2;

        name1 = "Jimmy Zhang";

        name2 = "张子阳";

        GreetPeople(name1, EnglishGreeting);

        GreetPeople(name2, ChineseGreeting);

        Console.ReadKey();

}
而既然委托GreetingDelegate 和 类型 string 的地位一样,都是定义了一种参数类型,那么,我是不是也可以这么使用委托?

以下为引用的内容:

 static void Main(string[] args)

 {

        GreetingDelegate delegate1, delegate2;

        delegate1 = EnglishGreeting;

        delegate2 = ChineseGreeting;

        GreetPeople("Jimmy Zhang", delegate1);

        GreetPeople("张子阳", delegate2);

        Console.ReadKey();

 }
如你所料,这样是没有问题的,程序一如预料的那样输出。这里,我想说的是委托不同于string的一个特性:可以将多个方法赋给同一个委托,或者叫将多个方法绑定到同一个委托,当调用这个委托的时候,将依次调用其所绑定的方法。在这个例子中,语法如下:

 

以下为引用的内容:

 static void Main(string[] args)

 {

        GreetingDelegate delegate1;

        delegate1 = EnglishGreeting;

        // 先给委托类型的变量赋值

        delegate1 += ChineseGreeting;

        // 给此委托变量再绑定一个方法

        // 将先后调用 EnglishGreeting 与 ChineseGreeting 方法

        GreetPeople("Jimmy Zhang", delegate1);

        Console.ReadKey();

 }
输出为:

 

Morning, Jimmy Zhang

早上好, Jimmy Zhang

  实际上,我们可以也可以绕过GreetPeople方法,通过委托来直接调用EnglishGreeting和ChineseGreeting:

以下为引用的内容:

 static void Main(string[] args)

{

        GreetingDelegate delegate1;

        delegate1 = EnglishGreeting;

        // 先给委托类型的变量赋值

        delegate1 += ChineseGreeting;

        // 给此委托变量再绑定一个方法

        // 将先后调用 EnglishGreeting 与 ChineseGreeting 方法

        delegate1 ("Jimmy Zhang");

        Console.ReadKey();

}
NOTE:这在本例中是没有问题的,但回头看下上面GreetPeople()的定义,在它之中可以做一些对于EnglshihGreeting和ChineseGreeting来说都需要进行的工作,为了简便我做了省略。

 

  注意这里,第一次用的“=”,是赋值的语法;第二次,用的是“+=”,是绑定的语法。如果第一次就使用“+=”,将出现“使用了未赋值的局部变量”的编译错误。

  我们也可以使用下面的代码来这样简化这一过程:

GreetingDelegate delegate1 = new GreetingDelegate(EnglishGreeting);

delegate1 += ChineseGreeting;       // 给此委托变量再绑定一个方法

 

  看到这里,应该注意到,这段代码第一条语句与实例化一个类是何其的相似,你不禁想到:上面第一次绑定委托时不可以使用“+=”的编译错误,或许可以用这样的方法来避免:

GreetingDelegate delegate1 = new GreetingDelegate();

delegate1 += EnglishGreeting;       // 这次用的是 “+=”,绑定语法。

delegate1 += ChineseGreeting;       // 给此委托变量再绑定一个方法
但实际上,这样会出现编译错误: “GreetingDelegate”方法没有采用“0”个参数的重载。尽管这样的结果让我们觉得有点沮丧,但是编译的提示:“没有0个参数的重载”再次 让我们联想到了类的构造函数。我知道你一定按捺不住想探个究竟,但再此之前,我们需要先把基础知识和应用介绍完。

 

  既然给委托可以绑定一个方法,那么也应该有办法取消对方法的绑定,很容易想到,这个语法是“-=”:

以下为引用的内容:
 static void Main(string[] args)

 {

        GreetingDelegate delegate1 = new GreetingDelegate(EnglishGreeting);

        delegate1 += ChineseGreeting;

        // 给此委托变量再绑定一个方法

        // 将先后调用 EnglishGreeting 与 ChineseGreeting 方法

        GreetPeople("Jimmy Zhang", delegate1);

        Console.WriteLine();

        delegate1 -= EnglishGreeting;

        //取消对EnglishGreeting方法的绑定

        // 将仅调用 ChineseGreeting

        GreetPeople("张子阳", delegate1);

        Console.ReadKey();

 }

输出为:

Morning, Jimmy Zhang

早上好, Jimmy Zhang

早上好, 张子阳

  让我们再次对委托作个总结:

  使用委托可以将多个方法绑定到同一个委托变量,当调用此变量时(这里用“调用”这个词,是因为此变量代表一个方法),可以依次调用所有绑定的方法。

  事件的由来

  我们继续思考上面的程序:上面的三个方法都定义在Programe类中,这样做是为了理解的方便,实际应用中,通常都是 GreetPeople 在一个类中,ChineseGreeting和 EnglishGreeting 在另外的类中。现在你已经对委托有了初步了解,是时候对上面的例子做个改进了。假设我们将GreetingPeople()放在一个叫 GreetingManager的类中,那么新程序应该是这个样子的:

以下为引用的内容:

namespace Delegate

{       

        //定义委托,它定义了可以代表的方法的类型

        public delegate void GreetingDelegate(string name); 

        //新建的GreetingManager类

        public class GreetingManager

        {

               public void GreetPeople(string name, GreetingDelegate MakeGreeting)

                {

                      MakeGreeting(name); 

                }

        }

       class Program

        {

                private static void EnglishGreeting(string name)

                 {

                      Console.WriteLine("Morning, " + name);

                }

                private static void ChineseGreeting(string name)

                {

                      Console.WriteLine("早上好, " + name);

                }

                static void Main(string[] args)

                 {

                        // ... ...

                }

        }

 }

 

  这个时候,如果要实现前面演示的输出效果,Main方法我想应该是这样的:

以下为引用的内容:

static void Main(string[] args) 

{

        GreetingManager gm = new  GreetingManager();

        gm.GreetPeople("Jimmy Zhang", EnglishGreeting);

        gm.GreetPeople("张子阳", ChineseGreeting);

 } 

 

我们运行这段代码,嗯,没有任何问题。程序一如预料地那样输出了:

Morning, Jimmy Zhang

早上好, 张子阳

  现在,假设我们需要使用上一节学到的知识,将多个方法绑定到同一个委托变量,该如何做呢?让我们再次改写代码:

以下为引用的内容:

 static void Main(string[] args)

 {

        GreetingManager gm = new  GreetingManager();

        GreetingDelegate delegate1;

        delegate1 = EnglishGreeting;

        delegate1 += ChineseGreeting;

        gm.GreetPeople("Jimmy Zhang", delegate1);

}

 

输出:

Morning, Jimmy Zhang

早上好, Jimmy Zhang

  到了这里,我们不禁想到:面向对象设计,讲究的是对象的封装,既然可以声明委托类型的变量(在上例中是delegate1),我们何不将这个变 量封装到 GreetManager类中?在这个类的客户端中使用不是更方便么?于是,我们改写GreetManager类,像这样:

以下为引用的内容:

 public class GreetingManager

{

         //在GreetingManager类的内部声明delegate1变量

        public GreetingDelegate delegate1;      

        public void GreetPeople(string name, GreetingDelegate MakeGreeting)

        {

                MakeGreeting(name); 

        }

 }

 

现在,我们可以这样使用这个委托变量:

以下为引用的内容:

static void Main(string[] args)

{

       GreetingManager gm = new  GreetingManager(); 

       gm.delegate1 = EnglishGreeting; 

       gm.delegate1 += ChineseGreeting; 

       gm.GreetPeople("Jimmy Zhang", gm.delegate1);

}

 

  尽管这样达到了我们要的效果,但是似乎并不美气,光是第一个方法注册用“=”,第二个用“+=”就让人觉得别扭。此时,轮到Event出场了,C# 中可以使用事件来专门完成这项工作,我们改写GreetingManager类,它变成了这个样子:

以下为引用的内容:

public class GreetingManager

{

        //这一次我们在这里声明一个事件

        public event GreetingDelegate MakeGreet;

       public void GreetPeople(string name, GreetingDelegate MakeGreeting)

       {

               MakeGreeting(name); 

       }

}

 

  很容易注意到:MakeGreet 事件的声明与之前委托变量delegate1的声明唯一的区别是多了一个event关键字。看到这里,你差不多明白到:事件其实没什么不好理解的,声明一个事件不过类似于声明一个委托类型的变量而已。

  我们想当然地改写Main方法:

以下为引用的内容:

 static void Main(string[] args)

{

        GreetingManager gm = new  GreetingManager();

        gm.MakeGreet = EnglishGreeting;

        // 编译错误1

        gm.MakeGreet += ChineseGreeting;

        gm.GreetPeople("Jimmy Zhang", gm.MakeGreet);

        //编译错误2

 }

 

  这次,你会得到编译错误:事件“Delegate.GreetingManager.MakeGreet”只能出现在 += 或 -= 的左边(从类型“Delegate.GreetingManager”中使用时除外)。

  事件和委托的编译代码

  这时候,我们不得不注释掉编译错误的行,然后重新进行编译,再借助Reflactor来对 event的声明语句做一探究,看看为什么会发生这样的错误:

public event GreetingDelegate MakeGreet;

  可以看到,实际上尽管我们在GreetingManager里将 MakeGreet 声明为public,但是,实际上MakeGreet会被编译成 私有字段,难怪会发生上面的编译错误了,因为它根本就不允许在GreetingManager类的外面以赋值的方式访问。

  我们进一步看下MakeGreet所产生的代码:

以下为引用的内容:

 private GreetingDelegate MakeGreet; 

//对事件的声明 实际是 声明一个私有的委托变量

[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]

 public void add_MakeGreet(GreetingDelegate value)

{

     this.MakeGreet = (GreetingDelegate) Delegate.Combine(this.MakeGreet, value);

 }

[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]

public void remove_MakeGreet(GreetingDelegate value)

{

     this.MakeGreet = (GreetingDelegate) Delegate.Remove(this.MakeGreet, value);

}

 

  现在已经很明确了:MakeGreet 事件确实是一个GreetingDelegate类型的委托,只不过不管是不是声明为public,它总是被声明为private。另外,它还有两个方 法,分别是add_MakeGreet和remove_MakeGreet,这两个方法分别用于注册委托类型的方法和取消注册,实际上也就是: “+= ”对应 add_MakeGreet,“-=”对应remove_MakeGreet。而这两个方法的访问限制取决于声明事件时的访问限制符。

  在add_MakeGreet()方法内部,实际上调用了System.Delegate的Combine()静态方法,这个方法用于将当前的变量添加到委托链表中。我们前面提到过两次,说委托实际上是一个类,在我们定义委托的时候:

public delegate void GreetingDelegate(string name);

  当编译器遇到这段代码的时候,会生成下面这样一个完整的类:

以下为引用的内容:

 public class GreetingDelegate:System.MulticastDelegate

{

       public GreetingDelegate(object @object, IntPtr method);

       public virtual IAsyncResult BeginInvoke(string name, AsyncCallback callback, object @object); 

       public virtual void EndInvoke(IAsyncResult result); 

       public virtual void Invoke(string name);

}

 

  关于这个类的更深入内容,可以参阅《CLR Via C#》等相关书籍,这里就不再讨论了。

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