浅谈.NET中的委托

委托、事件、反射、特性等.NET中的高级特性，对这些特性的掌握和熟练运用，往往成为.NET程序员从入门到中级的评价标准。这篇文章DebugLZQ谈一下.NET中的委托特性在.NET框架中是如何实现的，如文章题目说说：浅谈.NET中委托的本质。

　　委托这一特性对于有过C++编程经验的程序员来说并不陌生，C++中的函数指针和委托确实非常相似，很多人喜欢吧.NET中的委托称为“安全的函数指针”。DebugLZQ这里不去争论这种说法正不正确，但委托确实实现了和函数指针非常相似的功能，那就是程序回调指定方法的机制。

　　1、委托的基本原理

　　在委托的内部，包含了一个指向某个方法的指针，在这一点上，委托的实现机制和C++的函数指针完全相同。之所以称委托为安全的，是因为委托和其他.NET成员一样，是一种类型，任何委托对象都是System.Delegate的某个派生类的一个对象，在.NET框架中，委托的类结构如下图所示：

　　从这个结构中可以看出任何自定义的委托都继承自父类System.Delegate。在这个类中，定义了大部分委托的特性，而关于System.MulticastDelegate的特性，后面将介绍。

下面分析一个具体的例子，代码如下：

using System;

namespace 委托本质
{
    class Program
    {
        /// <summary>
        /// DebugLZQ解析委托
        /// 定义委托。
        /// </summary>
        /// <param name="i">接受一个整型参数</i>
        public delegate void TestDelegate(int i);
        static void Main(string[] args)
        {
            //调用委托方法
            TestDelegate d = new TestDelegate(PrintMessage1);
            d(0);
            d(1);            
            Console.Read();
        }

        /// <summary>
        /// 一个静态方法，符合TestDelegate的定义
        /// </summary>
        /// <param name="i">整型参数</param>
        static void PrintMessage1(int i)
        {
            Console.WriteLine("第" + i + "个方法");
        }
    }
}

　　在上面代码中，首先通过public delegate void TestDelegate(int i);定义一个名为TestDeletate的新类型，这个类型继承自System.MuticastDelegate。而且它会包含一个名为Invoke的方法，该方法接受一个整型的参数并且没有返回值。这些步骤是由C#编译器自动完成的。
　　然后声明一个TestDelegate的对象d，并且绑定了一个静态的方法 void PrintMessage1到该委托上。需要注意的是委托可以接受实例方法，也可以接受静态方法，其区别将在下面讲述。最后，也是令人期待的部分，d被调用执行：d(0)、d(1);这里各位可能会产生困惑，事实上，这只是C#设计者为简化程序员的输入而设计的一种语法而已。在本质上，委托的调用就是执行了在定义委托时生成的Invoke方法。

　　为了容易理解，我们完全可以把委托的调用部分写成如下形式：

d.Invoke(0);
d.Invoke(1);

　　当委托执行时，.NET 检查委托对象并找到PrintMessage1(int i)方法，然后把参数传递给该方法并且执行。

下面是程序的运行结果：

小结：委托是一类继承自System.Delegate的类型，每个委托对象至少包含一个指向某个方法的指针，该方法可以是实例方法，也可以是静态方法。委托实现了回调方法的机制，能够帮助程序员更加简洁优美的设计面向对象程序。

　　2.委托的内部结构

　　为了进一步弄清楚委托的本质，我们来介绍下委托的内部结构。下面我们先看一下System.Delegate的结构，如下图所示：

　　_target是一个指向目标实例的引用。当绑定一个实例方法给委托时，该参数会被设置为该方法所在类型的一个实例对象。而当绑定一个静态方法给委托时，该参数会被设置为null。（委托回调实例方法和静态方法的本质区别就在这！）

　　_methodPtr是一个纸箱绑定方法代码的指针，和C++中的函数指针及其类似。绑定静态方法或是实例方法在这个成员的设置上并没有不相同。

　　事实上，对于继承自System.MuticastDelegate的自定义委托来说，还有另外一个成员变量:_prev，该指针指向委托链中的下一个委托，这个将在下面进行介绍。

　　3.委托链[链式委托]

　　委托链是一个由委托组成的链表，而不是一个新的东西。从1中的图可以看到，所有的自定义委托都直接集成自System.MulticastDelegate类型，这个类型即是为委托链而设计的。

　　为了更彻底的理解链式委托的实现机制，有必要来看一下System.MulticastDelegate的内部成员，其重要的三个成员如下图所示：

　　前面已经讲过System.Delegate的两个内部成员，System.MulticastDelegate继承了这两个成员，并且添加了一个_prev成员，该成员是一个委托的引用变量，当摸个委托被串联到当前委托的后面时，该成员会被设置指向那个后续委托实例对象。.NET就靠这一引用来逐一找到当前委托的所有后续委托并依此执行。

　　DebugLZQ再次强调，链式委托是指一个委托的链表，而不是指另外一类特殊的委托，当执行链上的一个方法时，后续委托将会被依此执行。如何改变执行顺序，后面将介绍。System.MuticastDelegate定义了对链式委托的支持。在System.Delegate的基础上，它增加了一个指向后续委托的指针，这样就实现了一个简单的链表结构。

　　为了更深一层的理解链式委托，下面来看一个链式委托的例子： 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 链式委托
{
    class Program
    {
        /// <summary>
        /// 定义的委托。
        /// </summary>
        public delegate void TestMultiDelegate();
        static void Main(string[] args)
        {
            //申明一个委托变量，并绑定第一个方法
            TestMultiDelegate handler = new TestMultiDelegate(PrintMessage1);
            //绑定第二个方法
            handler += new TestMultiDelegate(PrintMessage2);
            //绑定第三个方法
            handler += new TestMultiDelegate(PrintMessage3);
            //检查结果
            handler();
            Console.Read();
        }
        static void PrintMessage1()
        {
            Console.WriteLine("第一个方法");
        }
        static void PrintMessage2()
        {
            Console.WriteLine("第二个方法");
        }
        static void PrintMessage3()
        {
            Console.WriteLine("第三个方法");
        }
    }
}

 关于以上代码，不做过多的解释。为了便于理解，把上面的代码的核心部分用一种比较复杂的方式进行重写：

TestMultiDelegate handler = new TestMultiDelegate(PrintMessage1);           
TestMultiDelegate handler2 = new TestMultiDelegate(PrintMessage2);
TestMultiDelegate handler3 = new TestMultiDelegate(PrintMessage3);
TestMultiDelegate handlerhead = handler + handler2 + handler3;
handlerhead.Invoke();

事实上，这两种写法的本质完全一样，只是第一种写法更简洁通用。
程序的输出如下：

从结果可以看出，当程序调用委托链的链头handlerhead时，挂在这个委托之后的所有委托方法都被依此调用了。

我们不妨试下把handlerhead的调用改为如下代码：

handler();

执行之后，会发现执行结果和替换之前一模一样。事实上，上面这段代码没有为handlerhead分配任何委托实例，而仅仅把所有县城的委托串联，并让handlerhead引用到委托链的头上，所以handlerhead和handler实际上引用了同一个委托实例。

　　4.必要说明

 　　链式委托的执行顺序是：按照委托链上的顺醋从当前委托开始依次往后执行，如果有需要可以使用GetInvocationList()方法来获得委托链上所有需要执行的委托，并且按照任何希望的顺序去执行（Invoke）他们。

　　委托可以是带有返回值的方法，但多余一个带返回值的方法被添加到委托链中时，程序员需要手动地调用委托链上的每个方法，否则委托使用者智能得到委托链上最后一个被执行的方法的返回值。

　　委托的应用场合通常是任务的执行者把细节工作进行再分配，执行者确切地知道什么工作将要被执行，但却把执行细节委托给其他组件、方法或者程序集