C#基础知识之事件和委托

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、委托的调用方式、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。

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：

C#基础知识之事件和委托 
public void GreetPeople(string name) 
{
  EnglishGreeting(name);
}
public void EnglishGreeting(string name) 
{
   Console.WriteLine("Morning, " + name);
}
View Code

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：

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：

C#基础知识之事件和委托 
public enum Language
{
   English, Chinese
} 
public void GreetPeople(string name, Language lang)
{  
  swith(lang){
     case Language.English:
      EnglishGreeting(name);
      break;
    case Language.Chinese:
      ChineseGreeting(name);
      break;
   }
}
View Code

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)

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。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：

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？

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)　 

MakeGreeting的 参数类型定义 应该能够确定 MakeGreeting可以代表的方法种类，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。

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：

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。看看这个范例的完整代码：

C#基础知识之事件和委托 
using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Text;
 
 namespace Delegate {
   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
View Code

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。

二、委托的多播

委托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：

C#基础知识之事件和委托 
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();
}
View Code

NOTE：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：代码如下:

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“-=”：

C#基础知识之事件和委托 
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
View Code

 

三、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Program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：

C#基础知识之事件和委托 
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) {
       GreetingManager gm = new GreetingManager();
       gm.GreetPeople("Jimmy Zhang", EnglishGreeting);
       gm.GreetPeople("张子阳", ChineseGreeting);
     }
   }
}
 输出结果：
  Morning, Jimmy Zhang
  早上好, 张子阳
View Code

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：

C#基础知识之事件和委托 
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
View Code

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，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：

C#基础知识之事件和委托 
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);
   }
 }
View Code

现在，我们可以这样使用这个委托变量：

C#基础知识之事件和委托 
static void Main(string[] args) {
   GreetingManager gm = new GreetingManager();
   gm.delegate1 = EnglishGreeting;
   gm.delegate1 += ChineseGreeting; 
   gm.GreetPeople("Jimmy Zhang", gm.delegate1);
 }
 
输出为：
Morning, Jimmy Zhang
早上好, Jimmy Zhang
View Code

尽管这样做没有任何问题，但我们发现这条语句很奇怪。在调用gm.GreetPeople方法的时候，再次传递了gm的delegate1字段。既然如此，我们何不修改 GreetingManager 类成这样：

C#基础知识之事件和委托 
public class GreetingManager{
   //在GreetingManager类的内部声明delegate1变量
   public GreetingDelegate delegate1; 
 
   public void GreetPeople(string name) {
     if(delegate1!=null){   //如果有方法注册委托变量
     delegate1(name);   //通过委托调用方法
    }
   }
 }
View Code

在客户端，调用看上去更简洁一些：

C#基础知识之事件和委托 
static void Main(string[] args) {
   GreetingManager gm = new GreetingManager();
   gm.delegate1 = EnglishGreeting;
   gm.delegate1 += ChineseGreeting;
 
   gm.GreetPeople("Jimmy Zhang");   //注意，这次不需要再传递 delegate1变量
}
 
输出为：
Morning, Jimmy Zhang
早上好, Jimmy Zhang
View Code

尽管这样达到了我们要的效果，但是还是存在着问题：

在这里，delegate1和我们平时用的string类型的变量没有什么分别，而我们知道，并不是所有的字段都应该声明成public，合适的做法是应该public的时候public，应该private的时候private。

我们先看看如果把 delegate1 声明为 private会怎样？结果就是：这简直就是在搞笑。因为声明委托的目的就是为了把它暴露在类的客户端进行方法的注册，你把它声明为private了，客户端对它根本就不可见，那它还有什么用？

再看看把delegate1 声明为 public 会怎样？结果就是：在客户端可以对它进行随意的赋值等操作，严重破坏对象的封装性。

最后，第一个方法注册用“=”，是赋值语法，因为要进行实例化，第二个方法注册则用的是“+=”。但是，不管是赋值还是注册，都是将方法绑定到委托上，除了调用时先后顺序不同，再没有任何的分别，这样不是让人觉得很别扭么？

于是，Event出场了，它封装了委托类型的变量，使得：在类的内部，不管你声明它是public还是protected，它总是private的。在类的外部，注册“+=”和注销“-=”的访问限定符与你在声明事件时使用的访问符相同。

我们改写GreetingManager类，它变成了这个样子：

C#基础知识之事件和委托 
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) {
     MakeGreet(name);
   }
 }
View Code

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，在结合上面的讲解，你应该明白到：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进行了封装的委托类型的变量而已。

为了证明上面的推论，如果我们像下面这样改写Main方法：

C#基础知识之事件和委托 
static void Main(string[] args) {
   GreetingManager gm = new GreetingManager();
   gm.MakeGreet = EnglishGreeting;     // 编译错误1
   gm.MakeGreet += ChineseGreeting; 
   gm.GreetPeople("Jimmy Zhang");
 }
View Code 

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;

 C#基础知识之事件和委托

 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，从而验证了我们上面所做的推论。

我们再进一步看下MakeGreet所产生的代码：

C#基础知识之事件和委托 
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);
}
View Code

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：

C#基础知识之事件和委托 
public sealed 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);
 }
View Code

 C#基础知识之事件和委托

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。

四、委托、事件与Observer设计模式

假设我们有个高档的热水器，我们给它通上电，当水温超过95度的时候：1、扬声器会开始发出语音，告诉你水的温度；2、液晶屏也会改变水温的显示，来提示水已经快烧开了。

现在我们需要写个程序来模拟这个烧水的过程，我们将定义一个类来代表热水器，我们管它叫：Heater，它有代表水温的字段，叫做temperature；当然，还有必不可少的给水加热方法BoilWater()，一个发出语音警报的方法MakeAlert()，一个显示水温的方法，ShowMsg()。

C#基础知识之事件和委托
namespace Delegate {
   class Heater {
   private int temperature; // 水温
   // 烧水
   public void BoilWater() {
     for (int i = 0; i <= 100; i++) {
      temperature = i;
 
      if (temperature > 95) {
        MakeAlert(temperature);
        ShowMsg(temperature);
       }
     }
   }
 
   // 发出语音警报
  private void MakeAlert(int param) {
    Console.WriteLine("Alarm：嘀嘀嘀，水已经 {0} 度了：" , param);
   }
    
   // 显示水温
  private void ShowMsg(int param) {
    Console.WriteLine("Display：水快开了，当前温度：{0}度。" , param);
   }
 }
 
class Program {
   static void Main() {
    Heater ht = new Heater();
    ht.BoilWater();
   }
 }
}
View Code

相关文章：

  • 2022-12-23
  • 2022-02-21
  • 2022-12-23
  • 2022-12-23
  • 2021-09-08
  • 2021-05-13
  • 2022-02-10
  • 2021-10-06
猜你喜欢
  • 2022-12-23
  • 2021-09-19
  • 2022-12-23
  • 2022-12-23
  • 2022-01-19
  • 2022-01-02
相关资源
相似解决方案
热门标签
Java Python linux javascript Mysql C# Docker 算法 前端 SpringBoot Redis Vue spring 设计模式 .net core .net kubernetes c++ 数据库 数据结构 大数据 js 机器学习 微服务 Android Go 程序员 面试 JVM ASP.net core 云原生 人工智能 后端 PHP git CSS golang k8s Nginx Django mybatis 深度学习 多线程 React 架构 devops 爬虫 云计算 Spring Boot LeetCode