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引言

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别(biè)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 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。

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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。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:

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:

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?

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:

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
    GreetPeople("Jimmy Zhang", delegate1); 
    Console.ReadKey();
}

输出为:
Morning, Jimmy Zhang
早上好, Jimmy Zhang

实际上,我们可以也可以绕过GreetPeople方法,通过委托来直接调用EnglishGreeting和ChineseGreeting:

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();
}

 

NOTE:这在本例中是没有问题的,但回头看下上面GreetPeople()的定义,在它之中可以做一些对于EnglshihGreeting和ChineseGreeting来说都需要进行的工作,为了简便我做了省略。

注意这里,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:

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“-=”:

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

让我们再次对委托作个总结:

使用委托可以将多个方法绑定到同一个委托变量,当调用此变量时(这里用“调用”这个词,是因为此变量代表一个方法),可以依次调用所有绑定的方法。

 

 

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()。

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

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:   

// 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:

  1. 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。
  2. 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。

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

尽管上面的范例很好地完成了我们想要完成的工作,但是我们不仅疑惑:为什么.Net Framework 中的事件模型和上面的不同?为什么有很多的EventArgs参数?

在回答上面的问题之前,我们先搞懂 .Net Framework的编码规范:

  • 委托类型的名称都应该以EventHandler结束。
  • 委托的原型定义:有一个void返回值,并接受两个输入参数:一个Object 类型,一个 EventArgs类型(或继承自EventArgs)。
  • 事件的命名为 委托去掉 EventHandler之后剩余的部分。
  • 继承自EventArgs的类型应该以EventArgs结尾。

再做一下说明:

  1. 委托声明原型中的Object类型的参数代表了Subject,也就是监视对象,在本例中是 Heater(热水器)。回调函数(比如Alarm的MakeAlert)可以通过它访问触发事件的对象(Heater)。
  2. EventArgs 对象包含了Observer所感兴趣的数据,在本例中是temperature。

上面这些其实不仅仅是为了编码规范而已,这样也使得程序有更大的灵活性。比如说,如果我们不光想获得热水器的温度,还想在Observer端(警报器或者显示器)方法中获得它的生产日期、型号、价格,那么委托和方法的声明都会变得很麻烦,而如果我们将热水器的引用传给警报器的方法,就可以在方法中直接访问热水器了。

现在我们改写之前的范例,让它符合 .Net Framework 的规范:

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

namespace Delegate {
    // 热水器
    public class Heater {
       private int temperature;
       public string type = "RealFire 001";       // 添加型号作为演示
       public string area = "China Xian";         // 添加产地作为演示
       //声明委托
       public delegate void BoiledEventHandler(Object sender, BoiledEventArgs e);
       public event BoiledEventHandler Boiled; //声明事件

       // 定义BoiledEventArgs类,传递给Observer所感兴趣的信息
       public class BoiledEventArgs : EventArgs {
           public readonly int temperature;
           public BoiledEventArgs(int temperature) {
              this.temperature = temperature;
           }
       }

       // 可以供继承自 Heater 的类重写,以便继承类拒绝其他对象对它的监视
       protected virtual void OnBoiled(BoiledEventArgs e) {
           if (Boiled != null) { // 如果有对象注册
              Boiled(this, e);  // 调用所有注册对象的方法
           }
       }
      
       // 烧水。
       public void BoilWater() {
           for (int i = 0; i <= 100; i++) {
              temperature = i;
              if (temperature > 95) {
                  //建立BoiledEventArgs 对象。
                  BoiledEventArgs e = new BoiledEventArgs(temperature);
                  OnBoiled(e);  // 调用 OnBolied方法
              }
           }
       }
    }

    // 警报器
    public class Alarm {
       public void MakeAlert(Object sender, Heater.BoiledEventArgs e) {
           Heater heater = (Heater)sender;     //这里是不是很熟悉呢?
           //访问 sender 中的公共字段
           Console.WriteLine("Alarm:{0} - {1}: ", heater.area, heater.type);
           Console.WriteLine("Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 {0} 度了:", e.temperature);
           Console.WriteLine();
       }
    }

    // 显示器
    public class Display {
       public static void ShowMsg(Object sender, Heater.BoiledEventArgs e) {   //静态方法
           Heater heater = (Heater)sender;
           Console.WriteLine("Display:{0} - {1}: ", heater.area, heater.type);
           Console.WriteLine("Display:水快烧开了,当前温度:{0}度。", e.temperature);
           Console.WriteLine();
       }
    }

    class Program {
       static void Main() {
           Heater heater = new Heater();
           Alarm alarm = new Alarm();

           heater.Boiled += alarm.MakeAlert;   //注册方法
           heater.Boiled += (new Alarm()).MakeAlert;      //给匿名对象注册方法
           heater.Boiled += new Heater.BoiledEventHandler(alarm.MakeAlert);    //也可以这么注册
           heater.Boiled += 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:China Xian - RealFire 001:
Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Alarm:China Xian - RealFire 001:
Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Alarm:China Xian - RealFire 001:
Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Display:China Xian - RealFire 001:
Display:水快烧开了,当前温度:96度。
// 省略 ...

总结

在本文中我首先通过一个GreetingPeople的小程序向大家介绍了委托的概念、委托用来做什么,随后又引出了事件,接着对委托与事件所产生的中间代码做了粗略的讲述。

在第二个稍微复杂点的热水器的范例中,我向大家简要介绍了 Observer设计模式,并通过实现这个范例完成了该模式,随后讲述了.Net Framework中委托、事件的实现方式。

希望这篇文章能给你带来帮助。

posted on 2009-01-16 10:29  Sky Wang  阅读(67)  评论(0编辑  收藏  举报