C#：Delagate（委托）

概念介绍

C++/C函数指针

C#委托是C/C++中函数指针的升级版。C++函数指针本质是一串32位/64位的地址，函数指针是指向函数的指针，可以借此指针调用函数，也可以用指针指向另一个函数。函数指针举例如下：

#include <iostream>
using namespace std;

typedef int (*cal)(int a, int b);//函数指针：返回值类型+指针名称+参数列表
int Add(int a, int b);//函数声明

int main(void)
{

    cal funtion11 = &Add;//函数指针指向ADD函数，也可以指向其他函数
    int sum = funtion11(1,2);

    cout << "FUNCIOTN IS "<<sum << endl;
}

int Add(int a, int b)
{
    int result = a + b;
    return result;
}

可以看出函数指针可以指向任何符合定义类型的函数。这是一种间接调用方式。

直接调用：直接调用函数名。
间接调用：通过函数函数指针调用函数。

C#委托

为什么委托是函数指针的升级版？

委托的声明和调用类似于函数指针，并且C#是基于C++设计的，因此委托是函数指针的升级版。
C#基本的委托有两种：Action、Func，这无须开发者自己定义。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Delegate
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Calculater Calculater = new Calculater();
            
            Action action = new Action(Calculater.Report);//Action委托指向无返回值的report方法
            action();//间接调用

            Func<int/*返回值类型*/, int/*函数参数1*/, int/*函数参数2*/> func = new Func<int, int, int>(Calculater.Add);//Function委托指向有返回值的函数
            int result = func(1,2);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }

    class Calculater
    {
        public void Report() => Console.WriteLine("Hello world!");
        public int Add(int a, int b)
        { 
            int result =a + b;
            return result;
        }
    }
}

如何自定义委托？

委托实际是一种类，您可以执行以下语句，结果返回True。另外，如果您使用的是VS Code开发，可以看到Action与Func的颜色为水蓝色，这代表一种数据类型。

Type type = typeof(Action);

既然是类，这代表开发者可以自定义委托。举例如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Delegate
{
    public delegate int/*返回值类型*/ Calc(int a/*参数1*/, int b/*参数2*/);//自定义委托

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Calculater Calculater = new Calculater();

            Calc calc = new Calc(Calculater.Add);//新建委托
            int res = calc(1,2);
            Console.WriteLine(res);
        }
    }

    class Calculater
    {
        public int Add(int a, int b)
        { 
            int result =a + b;
            return result;
        }
    }
}

自定义委托返回的数据类型必须和指向的函数一致。
自定义委托的参数个数和数据类型必须和指向的函数一致。
委托的声明必须声明在名称空间中，和其他类同级。

委托的一般使用

C#委托意义同C++函数指针的意义，一般都是将委托当作参数传递给另一个方法。有Template方法和CallBack方法两种。

Template方法

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Delegate
{
    public delegate int Calc(int a, int b);//自定义委托

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ProductFactory productFactory = new ProductFactory();//创建一个产品工厂
            WrapFactory wrapFactory = new WrapFactory();//创建一个包装工厂
            
            //创建委托
            Func<Product/*返回值类型*/> fun1 = new Func<Product>(productFactory.MakeCake/*满足返回值类型的方法*/);
            //将委托作为参数输入给包装工厂
            Box box1 =  wrapFactory.WarpProduct(fun1);//输入指向产品的委托

            Console.WriteLine( box1.Product.name);
        }
    }

    class Product//产品制作
    { 
        public string name { get; set; }
    }

    class Box//包装盒制作
    {
        public Product Product { get; set; }
    }

    class ProductFactory//蛋糕生产
    {
        public Product MakeCake()
        {
            Product product = new Product();
            product.name = "Da_Li_Yuan";
            return product;
        }
    }

    class WrapFactory //产品包装
    {
        public Box WarpProduct(Func<Product> getProduct)/*委托作为函数参数,意味着必须输入一个指向产品的委托*/
        {
            Box box = new Box();
            Product product = getProduct();//调用委托
            box.Product = product;
            return box;
        }
    }
    
}

上述这种方法就是模板方法：调用通用的外部方法，有返回值。只要满足Func<Product> getProduct，都可以传入方法。

CallBack方法

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Delegate
{
    public delegate int Calc(int a, int b);//自定义委托

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ProductFactory productFactory = new ProductFactory();//创建一个产品工厂
            WrapFactory wrapFactory = new WrapFactory();//创建一个包装工厂
            Logger logger = new Logger();

            Func<Product/*返回值类型*/> fun1 = new Func<Product>(productFactory.MakeCake/*满足返回值类型的方法*/);
            Action<Product> log1 = new Action<Product>(logger.Log);
            Box box1 =  wrapFactory.WarpProduct(fun1,log1);//输入指向产品的委托,输入log函数

            Console.WriteLine( box1.Product.name);
        }
    }

    class Logger//记录程序的运行状态
    {
        public void Log(Product product)
        { 
            Console.WriteLine("Produce {0} created at {1},Price is {2}",product.name,DateTime.UtcNow,product.Price);
        }
    }

    class Product//产品制作
    { 
        public string name { get; set; }
        public double Price { get; set; }
    }

    class Box//包装盒制作
    {
        public Product Product { get; set; }
    }

    class ProductFactory//蛋糕生产
    {
        public Product MakeCake()
        {
            Product product = new Product();
            product.name = "Da_Li_Yuan";
            product.Price = 100;
            return product;
        }
    }

    class WrapFactory //产品包装
    {
        public Box WarpProduct(Func<Product> getProduct,Action<Product> logCallBack)/*委托作为函数参数,意味着必须输入一个指向产品的委托*/
        {
            Box box = new Box();
            Product product = getProduct();//调用委托

            if(product.Price>=50)
                logCallBack.Invoke(product);

            box.Product = product;
            return box;
        }
    }
}

上述方法就是回调方法：调用指定的外部方法，无返回值。比如这里的log。

注意事项

委托是一种方法级别的高度耦合，使用时请慎之又慎！
委托使可读性降低，debug难度增加
委托和多线程，异步调用，委托回调纠缠在一起时，请慎之又慎！
委托使用不当将导致内存泄漏和性能下降。

委托的高级使用

多播委托

多播委托指一个委托内部包含有多个委托/方法。单播委托指一个委托只委托一个方法。

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

namespace AdvancedDelegate
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student student1 = new Student() {Id = 1,Color = ConsoleColor.Yellow};
            Student student2 = new Student() { Id = 2, Color = ConsoleColor.Green };
            Student student3 = new Student() { Id = 3, Color = ConsoleColor.Red }; ;
            Action action1 = new Action(student1.DoHomeWork);
            Action action2 = new Action(student2.DoHomeWork);
            Action action3 = new Action(student3.DoHomeWork);

            //单播委托：一个委托进行执行
            action1();
            action2();
            action3();

            //多播委托:一个委托封装多个委托的方式，执行的顺序按照封装的顺序
            action1 += action2;
            action1 += action3;
            action1();
        }
    }

    public class Student
    {
        public int Id { get; set; }
        public ConsoleColor Color { get; set; }

        public void DoHomeWork()
        {
            for(int i=0;i<5;i++)
            {
                Console.ForegroundColor = this.Color;
                Console.WriteLine("Student {0} doing homework {1} hours", this.Id, i);
                Thread.Sleep(200);
            }
        }
    }
}

多播采用+进行委托包含。

异步与同步调用

线程与进程：一个Main函数/代码文件就是一个进程，一个进程可以包含多个进程。

同步调用：顺序执行，多个线程接力跑。同步=单线程=串行。线程会互相影响。

异步调用：同时执行，多个线程同时跑。异步=多线程=并行。线程不会互相影响。

同步调用

static void Main(string[] args)
        {
            Student student1 = new Student() {Id = 1,Color = ConsoleColor.Yellow};
            Student student2 = new Student() { Id = 2, Color = ConsoleColor.Green };
            Student student3 = new Student() { Id = 3, Color = ConsoleColor.Red }; ;
            Action action1 = new Action(student1.DoHomeWork);
            Action action2 = new Action(student2.DoHomeWork);
            Action action3 = new Action(student3.DoHomeWork);

            //直接同步调用
            student1.DoHomeWork();
            student2.DoHomeWork();
            student3.DoHomeWork();
    
            //间接同步调用（单播），单播委托就是同步调用
            action1();
            action2();
            action3();
    
            //间接同步调用（多播），多播委托也是同步调用
            action1 += action2;
            action1 += action3;
            action1();

            //主线程继续做其他的事情
            //.... ....
        }

异步调用

隐式异步指使用委托的Begininvoke，显式异步指Thread开辟线程。

隐式异步调用即委托采用Delegate.BeginInvoke(AsyncCallback callback,object object)方法执行，使用此方法时程序将开辟一个线程来执行委托。

        static void Main(string[] args)
        {
            Student student1 = new Student() {Id = 1,Color = ConsoleColor.Yellow};
            Student student2 = new Student() { Id = 2, Color = ConsoleColor.Green };
            Student student3 = new Student() { Id = 3, Color = ConsoleColor.Red }; ;
            Action action1 = new Action(student1.DoHomeWork);
            Action action2 = new Action(student2.DoHomeWork);
            Action action3 = new Action(student3.DoHomeWork);

            ////隐式异步调用
            action1.BeginInvoke(null, null);
            action1.BeginInvoke(null, null);
            action1.BeginInvoke(null, null);
        }
    }

可以看出，三个委托不会互相等待，并且打印出了不同的颜色，这是因为异步调用时三个委托都在同时访问前景色，导致颜色一致，只有采用线程锁才可以解决此问题。

显示异步采用Thread自定义线程。

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student student1 = new Student() {Id = 1,Color = ConsoleColor.Yellow};
            Student student2 = new Student() { Id = 2, Color = ConsoleColor.Green };
            Student student3 = new Student() { Id = 3, Color = ConsoleColor.Red }; 

            //显示异步调用方式1
            Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart(student1.DoHomeWork));
            Thread thread2 = new Thread(new ThreadStart(student2.DoHomeWork));
            Thread thread3 = new Thread(new ThreadStart(student3.DoHomeWork));

            thread1.Start();
            thread2.Start();
            thread3.Start();
        }
    }

显示异步调用也可采用task进行，但是要包含using System.Threading.Tasks

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student student1 = new Student() {Id = 1,Color = ConsoleColor.Yellow};
            Student student2 = new Student() { Id = 2, Color = ConsoleColor.Green };
            Student student3 = new Student() { Id = 3, Color = ConsoleColor.Red }; ;

            //显示异步调用方式2
            Task task1 = new Task(student1.DoHomeWork);
            Task task2 = new Task(student2.DoHomeWork);
            Task task3 = new Task(student3.DoHomeWork);

            task1.Start();
            task2.Start();
            task3.Start();
        }
    }

综上：

直接同步调用：直接调用方法名。
间接同步调用：将方法委托，然后调用委托名。
隐式（间接）异步调用：将方法委托，然后使用委托的BeginInvoke方法。
显式（直接）异步调用：使用Thread/Task直接给方法定义线程，然后调用Task名。
单播委托与多播委托：单播委托只委托一个方法，多播委托为一个委托+其他委托。委托调用都是间接调用。
可以使用接口来替代委托，这部分后续再写。

附

我们可以看一段糟糕的代码：

是不是感觉还好？只是进行了一次套用，那我再拿出如下代码，阁下如何应对？

posted @ 2023-09-25 23:11 张一默阅读(56) 评论(0) 编辑收藏举报

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张一默的菜园子