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.NET 中的委托
 

作者:黄钧航 ,发布于2012-11-23

 

1.1 定义

委托是一种引用方法的类型。一旦为委托分配了方法,委托将与该方法具有完全相同的行为。委托方法的使用可以像其他任何方法一样,具有参数和返回值,如下面的示例所示:

//Code in C#

public delegate int PerformCalculation(int x, int y);

与委托的签名(由返回类型和参数组成)匹配的任何方法都可以分配给该委托。

简单理解Delegate委托(或代理)是一种数据类型:它的变量可以引用到某一个符合要求的方法上,通过委托可以间接地调用该方法。

其实.NET的委托类似于C语言的函数指针,区别在于.NET委托是类型安全的,这说明,C中的函数指针只不过是一个指向存储单元的指针,我们无法说出这个指针实际指向什么。

1.2 委托使用

使用委托的四部曲:

  • 定义一种委托类型
  • 委托执行时要调用方法
  • 定义一个委托实例
  • 委托实例的调用

我们先定义一种委托类型如下:

//自定义一种委托类型
public delegate void StringProcessor(string input);
然后我们再定义5中候选的委托方法如下:
void PrintString(string x) 
void PrintInteger(int x) 
void PrintTwoStrings(string x, string y) 
int GetStringLength(string x) 
void PrintObject(object x) 

大家猜猜看哪个和上面提供的委托类型签名匹配(签名匹配:参数类型,参数个数和返回类型匹配)。激动时刻到了马上公布答案,和委托类型匹配的方法是PrintString和PrintObject,如果有不明白的请细细考虑一下委托匹配的条件—签名匹配。

图1委托成功输出

现在对委托有了一定的认识,接下来我们将介绍委托最经常使用的地方—事件。

我们将从发送器和接受器的角度讨论事件,例如在UI编程中,鼠标单击或键盘按键,发送器就是.NET的CLR,注意事件发送器并不知道接收器是谁,这符合面向对象的原则,而且某个事件接收器有个方法处理该事件,这个时候就要委托,如前面所讲事件发送器对事件接收器一无所知,通过委托作为一个中介,接收器把事件处理方法注册到事件中,这样就实现了由发送器->委托->接收器的过程了。

我们可以这样认为: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。

1.3 自定义委托

前面话有点难以理解,接下来我们通过具体的例子分析一下何谓委托,该如何实现委托。现在不是很喜欢搞多国语言化的吗?看看如何让我们的程序会说多种语言吧!

   /// <summary>
        /// the English speaker.
        /// </summary>
        /// <param name="name">The name.</param>
        public void EnglishSpeaker(string name)
        {
            Console.WriteLine(
                string.Format("Hello my name is {0} and I am English speaker.\n", name));
        }

        /// <summary>
        /// the Chineses speaker.
        /// </summary>
        public void ChineseSpeaker(string name)
        {
            Console.WriteLine(
                string.Format("您好我的名字叫{0},我是讲普通话的。\n", name));
        }

好啦现在我们有两个方法分别是说普通话和英语,现在我们的程序会说普通话和英语啦。现在我们考虑究竟什么时候讲普通话什么时候讲英语,那不简单我们加个判断就OK啦,是的我们可以通过switch或者if else就可以实现啦。

   /// <summary>
        /// 根据上下文调用不同的方法
        /// </summary>
        /// <param name="name">string</param>
        /// <param name="lang">enum</param>
        private static void Say(string name, Language lang)
        {
            switch (lang)
            {
                case Language.Chinese:
                    Program.ChineseSpeaker(name);
                    break;
                case Language.English:
                    Program.EnglishSpeaker(name);
                    break;
                default :
                    break;
            }
        } 

但假设我们现在又要增加新的语言西班牙语,同样我们可以增加西班牙语,但我们必须修改switch语句增加判断,这不符合OOP中的OCP(对扩展开放,对修改关闭原则),这时候委托该登场。

   /// <summary>
        /// Define speak delegate.
        /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
        private delegate void SpeakDelegate(string name);

首先我们定义了一种委托类型SpeakDelegate,然后我们通过修改Say方法看看该如何使用委托变量。

   /// <summary>
        /// The base say function.
        /// </summary>
        /// <param name="name">The name.</param>
        /// <param name="speaker">The speaker.</param>
        private static void Say(string name, SpeakDelegate speaker)
        {
            ///Inoke the speaker function.
            speaker(name);
        }

现在我们的参数已经不是枚举类型了,而是一个委托类型变量,而且实现的具体代码也没有了switch语句了,比之前简单了许多。现在大家知道如何去调用Say方法吧!没错我们只需传递一个name和一个具体实现函数名就OK了。

   ///传递函数名进行委托方法绑定
                       Program.Say("钧航", ChineseSpeaker);
           Program.Say("JK.Rush", EnglishSpeaker);

自定义委托相信大家都会了,接下来我将介绍一下.NET中委托实现,由于许多使用委托的例子都是事件,所以下面的例子也采用事件。但请大家要注意“可以使用委托,但却没有定义事件”的情况(例如:回调函数)。

1.4 .NET中的事件委托

举一个简单的例子,.NET中经常使用的控件Button,当我们把Button 控件 drap and drop到界面,然后双击界面的Button我们发现程序中自动生成了一个响应Button的事件方法,然后我们给事件方法添加Code之后,当我们点击该Button就响应该方法了,但我们没有看到代码中有任何的委托和事件之类的定义,其实这些.NET都已经做好了。我们可以查看如下文件。

图2事件委托实现

如上图所示我们打开Designer文件,事件委托的实现都在这里实现了。

其中,EventHandler就是一个代理类型,可以认为它是一个“类”,是所有返回类型为void,具备两个参数分别是object sender和EventArgs e,第一个参数表示引发事件的控件,或者说它表示点击的那个按钮。通过以下的代码我们细细解析一下。

   private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //获取被点击Button的实例
            Button objBotton = sender as Button;
            if (objBotton != null)
            {
                objBotton.Text = "Hello you click me.";
                objBotton.AutoSize = true;
            }
            else
            {
                //Exception Handle.
            }
        } 

图3点击产生效果

OK现在明白了sender就是传递一个被点击对象的实例,第二个参数名叫e的EventArgs参数,用于 表示附加的事件关联的事件信息。当点击按钮时,没有附加任何关联的事件信息,如上的点击事件,第二参数并不表示任何有用的信息。但什么时候会用到呢?

我们先介绍一下EventArgs这个的类型。其实这个类并没有太多的功能,它主要是作为一个基类让其他类去实现具体的功能和定义,当我们搜索EventArgs发现很多类是继承于它的。

public class EventArgs
{
    // Fields
    public static readonly EventArgs Empty;

    // Methods
    static EventArgs();
    public EventArgs();
} 

举其中的ImageClickEventArgs为例,它继承于EventArgs,而且还添加了自己的字段用来基类X和Y的坐标值(这是一个ImageButton被点击时候响应的),然后获取该按钮的X和Y坐标。

public sealed class ImageClickEventArgs : EventArgs
{
    // Fields
    public int X;
    public int Y;

    // Methods
    public ImageClickEventArgs(int x, int y)
    {
        this.X = x;
        this.Y = y;
    }
}

//ImageButton点击响应时间
    protected void ibtnTest_Click(object sender, ImageClickEventArgs e)
    {
        this.lblCX.Text = e.X.ToString();
        this.lblCY.Text = e.Y.ToString();
    } 

图4获取ImageClickEventArgs关联点击坐标

前面提到其他事件关联信息类型都是通过继承EventArgs实现的,所以说我们自己也可以自定义一个事件关联信息类型,如下我们只需继承EventArgs就OK了。

/// <summary>
    /// 自定义事件关联类
    /// </summary>
    public class ColorChangedEventArgs : EventArgs
    {
        private Color color;

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="ColorChangedEventArgs"/> class.
        /// </summary>
        /// <param name="c">The c.</param>
        public ColorChangedEventArgs(Color c)
        {
            color = c;
        }

        /// <summary>
        /// Gets the color of the get.
        /// </summary>
        /// <value>
        /// The color of the get.
        /// </value>
        public Color GetColor
        {
            get { return color; }
        }

} 

1.5自定义事件委托

多播委托

前面使用的每个委托都只包含一个方法调用。调用一个委托就调用一个方法调用。如果要通过一个委托调用多个方法,那就需要使用委托的多播特性。如果调用多播委托,就可以按委托添加次序连续调用多个方法。为此,委托的签名就必须返回void;否则,就只能得到委托调用的最后一个方法的结果,接下来看看多播实现。

namespace Multi_Delegate
{
    delegate void StringProcessor();
    public class Person
    {
        private string _Name;
        public Person(string name)
        {
            this._Name = name;
        }

        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("Hello my name is {0}, what's your name.\n", this._Name);
        }

        public void Reply()
        {
            Console.WriteLine("Hello my name is {0} and nice to meet you.\n", this._Name);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person Jack = new Person("Jack");
            Person Oliver = new Person("Oliver");
            StringProcessor sp = null;
//绑定多播方法调用
            sp += Jack.Say;
            sp += Oliver.Reply;
            sp();
            Console.ReadKey();
        }
    }
} 

也许有人觉得很简单,实现的确简单明了,就是通过“+”把方法调用绑定到委托变量中,如果我们用“-”就可以移除绑定到委托变量方法了。

事件

前面一直没有解释什么是事件,现在让我用一句话解释事件和委托的关系吧!

事件和委托关系就像是属性和字段的关系,为了刚好的实现OOP的编程原则,事件对委托进行了封装。

现在我们修改前面的代码,使用事件对委托进行封装。

  /// 使用事件对委托进行封装
    /// </summary>
    public class Say
    {
        /// <summary>
        /// 封装委托字段
        /// </summary>
        public static event SpeakDelegate speakDelegate;
        
        /// <summary>
        /// 调用委托具体实现方法
        /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
        public static void SayManager(string name)
        {
            speakDelegate(name);
        }
    }

        /// <summary>
        /// 客户端调用委托
        /// </summary>
        /// <param name="args"></param>
        static void Main(string[] args)
        {
            Say.speakDelegate += Program.ChineseSpeaker;
            Say.speakDelegate += Program.EnglishSpeaker;
            Say.SayManager("Jackson");
            Console.ReadKey();
        } 

图5自定义委托

现在让我们看看编译后Say类就可以充分证明我们的结论:事件是对委托封装。

图6自定义事件编译后的代码

大家看到在编译后的代码中出现了一个私有的委托变量,然后接下是一个公用事件委托变量,这进一步说明了事件是对委托的封装。

图7自定义事件编译后MSIL代码

1.6事件委托实现观察者模式

前面我们介绍按钮事件响应是从发送者和接收者的角度出发的,现在我们以设计模式中的观察者模式为例。

图8GoF观察者架构

namespace GoFObserver
{
    /// <summary>
    /// 充当Subject角色
    /// </summary>
    public class GofTelecom
    {
        public delegate void GofNews();
        public static event GofNews NewEvent;

        /// <summary>
        /// 发布通知方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static bool Notify()
        {
            if (NewEvent != null)
            {
                NewEvent();
                return false;
            }
            return true;
        }
    }

    public interface IObserver
    {
        void Update();
    }

    /// <summary>
    /// 观察者
    /// </summary>
    public class Programmer : IObserver
    {

        #region IObserver 成员

        public void Update()
        {
            Console.WriteLine("I am a greenhand programmer.\n");
        }

        #endregion

    }

    /// <summary>
    /// 观察者
    /// </summary>
    public class Architect : IObserver
    {
        #region IObserver 成员

        public void Update()
        {
            Console.WriteLine("OH...I am a top banana.\n");
        }

        #endregion
    }



    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IList<IObserver> objObserver = new List<IObserver>();
            objObserver.Add(new Programmer());
            objObserver.Add(new Architect());
            foreach (IObserver ob in objObserver)
            {
                 GofTelecom.NewEvent += ob.Update;
            }

            if (!GofTelecom.Notify())
            {
                Console.WriteLine("Notify successful.\n");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("Notify failed.\n");
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }
} 

 
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