C#中的委托和事件

【 tulaoshi.com - 编程语言 】

　　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憋得慌，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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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 参数类型和返回类型。

　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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？

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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。

　　上面的例子显然能完成我们之前描述的工作，但是却并不够好。现在假设热水器由三部分组成：热水器、警报器、显示器，它们来自于不同厂商并进行了组装。那么，应该是热水器仅仅负责烧水，它不能发出警报也不能显示水温;在水烧开时由警报器发出警报、显示器显示提示和水温。

　　这时候，上面的例子就应该变成这个样子：

以下是引用片段：
　　// 热水器
　　public class Heater {
　　private int temperature;
　　// 烧水
　　private void BoilWater() {
　　for (int i = 0; i = 100; i++) {
　　temperature = i;
　　}
　　}
　　}
　　// 警报器
　　public class Alarm{
　　private void MakeAlert(int param) {
　　Console.WriteLine("Alarm：嘀嘀嘀，水已经 {0} 度了：" , param);
　　}
　　}
　　// 显示器
　　public class Display{
　　private void ShowMsg(int param) {
　　Console.WriteLine("Display：水已烧开，当前温度：{0}度。" , param);
　　}
　　}

　　这里就出现了一个问题：如何在水烧开的时候通知报警器和显示器？在继续进行之前，我们先了解一下Observer设计模式，Observer设计模式中主要包括如下两类对象：

　　Subject：监视对象，它往往包含着其他对象所感兴趣的内容。在本范例中，热水器就是一个监视对象，它包含的其他对象所感兴趣的内容，就是temprature字段，当这个字段的值快到100时，会不断把数据发给监视它的对象。

　　Observer：监视者，它监视Subject，当Subject中的某件事发生的时候，会告知Observer，而Observer则会采取相应的行动。在本范例中，Observer有警报器和显示器，它们采取的行动分别是发出警报和显示水温。

　　在本例中，事情发生的顺序应该是这样的：

　　1. 警报器和显示器告诉热水器，它对它的温度比较感兴趣(注册)。

　　2. 热水器知道后保留对警报器和显示器的引用。

　　3. 热水器进行烧水这一动作，当水温超过95度时，通过对警报器和显示器的引用，自动调用警报器的MakeAlert()方法、显示器的ShowMsg()方法。

　　类似这样的例子是很多的，GOF对它进行了抽象，称为Observer设计模式：Observer设计模式是为了定义对象间的一种一对多的依赖关系，以便于当一个对象的状态改变时，其他依赖于它的对象会被自动告知并更新。Observer模式是一种松耦合的设计模式。

　　实现范例的Observer设计模式

　　我们之前已经对委托和事件介绍很多了，现在写代码应该很容易了，现在在这里直接给出代码，并在注释中加以说明。

以下是引用片段：
　　using System;
　　using System.Collections.Generic;
　　using System.Text;
　　namespace Delegate {
　　// 热水器
　　public class Heater {
　　private int temperature;
　　public delegate void BoilHandler(int param); //声明委托
　　public event BoilHandler BoilEvent; //声明事件
　　// 烧水
　　public void BoilWater() {
　　for (int i = 0; i = 100; i++) {
　　temperature = i;
　　if (temperature  95) {
　　if (BoilEvent != null) { //如果有对象注册
　　BoilEvent(temperature); //调用所有注册对象的方法
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　// 警报器
　　public class Alarm {
　　public void MakeAlert(int param) {
　　Console.WriteLine("Alarm：嘀嘀嘀，水已经 {0} 度了：", param);
　　}
　　}
　　// 显示器
　　public class Display {
　　public static void ShowMsg(int param) { //静态方法
　　Console.WriteLine("Display：水快烧开了，当前温度：{0}度。", param);
　　}
　　}
　　class Program {
　　static void Main() {
　　Heater heater = new Heater();
　　Alarm alarm = new Alarm();
　　heater.BoilEvent += alarm.MakeAlert; //注册方法
　　heater.BoilEvent += (new Alarm()).MakeAlert; //给匿名对象注册方法
　　heater.BoilEvent += Display.ShowMsg; //注册静态方法
　　heater.BoilWater(); //烧水，会自动调用注册过对象的方法
　　}
　　}
　　}

　　输出为：

　　Alarm：嘀嘀嘀，水已经 96 度了：

　　Alarm：嘀嘀嘀，水已经 96 度了：

　　Display：水快烧开了，当前温度：96度。

　　// 省略...

　　.Net Framework中的委托与事件

　　我们想当然地改写Main方法：

以下是引用片段：
　　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：

以下是引用片段：
　　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：

　以下是引用片段：
　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：

以下是引用片段：
　　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。

　　委托、事件与Observer设计模式

　　范例说明

　　上面的例子已不足以再进行下面的讲解了，我们来看一个新的范例，因为之前已经介绍了很多的内容，所以本节的进度会稍微快一些：

　　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()。

以下是引用片段：
　　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();
　　}
　　}
　　}

　　Observer设计模式简介