C#学习笔记（三）—–C#高级特性中的委托与事件（上）

C#高级特性中的委托与事件（上）

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委托

• 委托是一种知道如何调用方法的对象。委托类型定义了委托对象可以调用的方法。具体的，它定义了方法的签名。包括方法的返回类型和方法的参数类型和数量。
• 委托的实例实际上是调用者的代表，调用者先调用委托，委托再调用方法。这种间接的方式可以将调用这和委托分开。提示：技术上，我们把没有括号和参数的方法叫做方法组，如果一个方法被重载，那我们可以根据方法的参数类型和数量来决定使用哪一个方法。
• 从C#2.0开始，把一个方法组赋值给一个委托的变量可以创建一个委托实例：

public delegate DoSomething();
public void Do()
{
Console.WriteLine(.......)
}
DoSomething=Do;

• 委托实际是特殊的类。虽然C#标准没有确切规定类的层次结构应该是怎样的，但委托必须直接或间接地派生自System.Delegate。事实上，.NET中的委托类型总是派生自System.MulticastDelegate，后者又从System.Delegate派生：

第一个属性属于(System.Reflection.MethodInfo)类型，MethodInfo描述了特定方法的签名，包括方法名称、参数和返回类型。除了MethodInfo，委托还需要一个对象实例，其中包含了要调用的方法。这正是第二个属性Target的作用。在静态方法的情况下，Target对应于类型自身。

• 实例方法和静态方法的Target属性：当委托对象指向一个实例方法时，委托对象不仅要维护这个方法的引用，而且还会维护到这个实例方法所属类的引用。System.Delegate的Target属性可以表示这个实例方法所属的类。

• 用委托写插入式的方法：一个委托变量会在运行时被指定一个方法。这个特性对于编写插件式的方法特别有用，本例中有一个名为Transform的公共方法，他对整型数组的每个元素进行变换，为了指定变换的方式，定义了一个名为TransFormer的委托参数：

public delegate int Transformer (int x);//定义的委托会在运行时与Util类中的Transform进行绑定
class Util
{
public static void Transform (int[] values, Transformer t)
{
for (int i = 0; i < values.Length; i++)
values[i] = t (values[i]);
}
}
class Test
{
static void Main()
{
int[] values = { 1, 2, 3 };
Util.Transform (values, Square); // Hook in the Square method
foreach (int i in values)
Console.Write (i + " "); // 1 4 9
}
static int Square (int x) { return x * x; }
}

• 多播委托：所有的委托实例都有多播的能力，意思是一个委托可以”关联“多个目标方法。委托的+=操作符表示为向委托注册订阅者，通过委托向订阅者发布消息（委托为事件发布者）。用+和+=联合多个委托实例,例如：

SomeDelegate d = SomeMethod1;
d += SomeMethod2;

现在d不仅可以调用Some Method1，还可以调用SomeMethod2。委托按照添加的顺序依次被触发。运算符-和-=可以从左边的委托操作数中一出右边的委托操作数。

d-=SomeMethod1；

现在d只能触发SomeMethod2。
在值为null的delegate上面执行+=相当于为委托赋新值。

SomeDelegate d = null;
d += SomeMethod1;//当SomeDelegate为null时等价于d = SomeMethod1；

同样的，为只有一个目标方法的委托上面使用-或者-=相当于给委托赋予一个null值：

• 提示：委托是不可变的，因此调用-=或+=操作符实质上是新创建一个委托实例，并把他赋值给已有变量。
• 提示：所有的委托类型都派生自System.MulticastDelegate,后者派生自System.Delegate。C#编译器使用+, -,+=, 和 -=构成System.Delegate类的静态Combine和Remove方法。
• 多播委托的实例：
  假如有一个需要运行很长时间的例程，里面的System.Threading.Thread.Sleep (100);用来模拟运行很长时间的程序。

public delegate void ProgressReporter (int percentComplete);
public class Util
{
public static void HardWork (ProgressReporter p)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
p (i * 10); // 调用委托
System.Threading.Thread.Sleep (100); // 模拟长时间的运行
}
}
}

为了监视执行进度，在Main方法中建立一个多播委托实例p，分别用两个方法来对程序的进度进行监视。

class Test
{
static void Main()
{
X x = new X();
ProgressReporter p = x.InstanceProgress;
p(99); // 99
Console.WriteLine (p.Target == x); // True
Console.WriteLine (p.Method); // Void InstanceProgress(Int32)
}
}
class X
{
public void InstanceProgress (int percentComplete)
{
Console.WriteLine (percentComplete);
}
}

• 委托中的泛型：委托可以引入类型参数：public delegate T Transformer (T arg);
• 根据上面的定义，可以定义一个泛化的方法来对任何类型都生效：

public class Util
{
public static void Transform (T[] values, Transformer t)
{
for (int i = 0; i < values.Length; i++)
values[i] = t (values[i]);
}
}
class Test
{
static void Main()
{
int[] values = { 1, 2, 3 };
Util.Transform (values, Square); // Hook in Square
foreach (int i in values)
Console.Write (i + " "); // 1 4 9
}
static int Square (int x) { return x * x; }
}

• Func和Action委托：Func和Action可以代表绝大多数的方法，它们定义在System中：

delegate TResult Func  ();
delegate TResult Func <in T, out TResult> (T arg);
delegate TResult Func <in T1, in T2, out TResult> (T1 arg1, T2 arg2);
... and so on, up to T16
delegate void Action ();
delegate void Action <in T> (T arg);
delegate void Action <in T1, in T2> (T1 arg1, T2 arg2);
... and so on, up to T16

这些委托现在使用的非常普遍，前面举例的Transformer委托，可以用一个Func

public static void Transform (T[] values, Func transformer)
{
for (int i = 0; i < values.Length; i++)
values[i] = transformer (values[i]);
}

只有ref/out和指针没有在这些委托中涉及到。
在.net framework2.0之前，大多数代码使用的还是自定义的委托类型，因为那个时候还没有泛型，也不存在Func和Action。
- 委托和接口：能用委托解决的问题，都能用接口解决。例如：

public interface ITransformer
{
int Transform (int x);
}
public class Util
{
public static void TransformAll (int[] values, ITransformer t)
{
for (int i = 0; i < values.Length; i++)
values[i] = t.Transform (values[i]);
}
class Squarer : ITransformer
{
public int Transform (int x) { return x * x; }
}
...
static void Main()
{
int[] values = { 1, 2, 3 };
Util.TransformAll (values, new Squarer());
foreach (int i in values)
Console.WriteLine (i);
}

• 在下面的情形中，如果有一条或者多条符合情况，委托可能是比接口更好的选择：
  ①接口内只定义一个方法
  ②需要多播能力
  ③订阅者需要多次实现接口
  订阅者为了实现不同的计算，可能会提供多个类来实现接口（比如平方或者立方转换），如果使用接口，类只能实现一次接口，所以必须写多个类来重写接口方法来实现不同的功能，这样看起来很傻：

class Squarer : ITransformer
{
public int Transform (int x) { return x * x; }
}
class Cuber : ITransformer
{
public int Transform (int x) {return x * x * x; }
}
...

• 委托的兼容性：即使签名相同，委托也互不兼容：

delegate void D1();
delegate void D2();
...
D1 d1 = Method1;
D2 d2 = d1; // Compile-time error

提示：但是允许下面的写法：

D2 d2 = new D2 (d1);

• 如果委托实例指向相同的方法，则认为它们是等价的。
• 如果多播委托按照相同的顺序指向相同的方法，则认为它们是等价的。

委托的逆变和协变

• 参数的兼容性：当调用一个方法时，可以给参数提供一个大于该参数的类型的参数，这是正常的多态行为：

 class Animal{}   
 class Bird : Animal{}  
 class Sparrow : Bird{}
 static void Do(Bird shit){}
 static void Main(string[] args)
        {
            Animal animal=new Animal();
            Sparrow sparrow=new Sparrow();
            Do(animal);//错误，无法从Animal转换为Bird：Bird=Animal这个向下转换是不安全的
            Do(sparrow);//正确：Bird=Sparrow，向上转换是安全的
        }      

• 基于同样的原理，可以给委托的类型参数提供大于该类型参数的类型的类型参数，这个叫做委托的逆变（这个问题的讨论将在后续继续展开）。

delegate void StringAction (string s);
class Test
{
static void Main()
{
StringAction sa = new StringAction (ActOnObject);
sa ("hello");
}
static void ActOnObject (object o)
{
Console.WriteLine (o); // hello
}
}

委托只是代替其他类来调用方法。在本例中，当调用StringAction时，使用的是string类型的参数，当这个string类型的参数被转发到目标方法时（在本例中一个object类型参数的方法），string将被向上转换为object（隐式）。

• 返回类型的兼容性：如果调用一个方法，返回值的类型可能是比你请求的类型的一个更细化的（more specific）类型（子类），也就是说返回了一个更特殊的类型，（一般情况下我们说子类比基类更特殊，更细化）这也是正常的多态行为：

 class Animal{}
 class Bird : Animal{}
 class Sparrow : Bird{}
 static Bird Do()
        {
            return  new Bird();
        }   
  Animal animal=new Animal();
            Sparrow sparrow=new Sparrow();
            animal = Do();
            sparrow = Do(); //转换失败，Bird无法隐式转换成Sparrow        

在这里可以总结下：在输入位置提供一个子类或者在输出位置提供一个基类，都是安全的，都是多态的表现，反之则不然。

• 基于同样的道理，委托可以返回一个比它自身描述的返回类型更详细的类型，这个称为委托的协变。

delegate object ObjectRetriever();
class Test
{
static void Main()
{
ObjectRetriever o = new ObjectRetriever (RetriveString);
object result = o();
Console.WriteLine (result); // hello
}
static string RetriveString() { return "hello"; }
}

ObjectRetriever期望返回一个object，而它指向的方法返回一个string。

• 泛型委托类型参数的可变性（协变和逆变）：泛型的委托和泛型的接口一样，都支持类型参数的协变和逆变。如果定义了一个泛型的委托，最好按照如下的准则进行：
  ①将只用在返回（输出）位置的类型参数标注为协变的（out）
  ②将只用在参数（输入）位置的类型桉树标注为逆变的（in）
  这样做可以使转换自然的遵循类型的继承关系（其实本质上说都是向上转换是类型安全的，因为不管是协变还是逆变，实现的都是向上转换）。
  下面的委托支持协变：

delegate TResult Func<out TResult>();

允许:

Func x = ...;
Func