为WPF, UWP 及 Xamarin实现一个简单的消息组件

原文地址：Implementing a simple messenger component for WPF, UWP and Xamarin

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最初的需求是我需要开发一个实现Socket发送/接收的WPF应用程序。 首先，我用MVVM模式创建了一个基本的WPF应用程序。 然后，我做了一个项目来完成所有与Socket通信有关的工作。 接下来，我必须将Socket项目集成到ViewModel项目中，以操作Socket连接。
显然，我们可以为此使用event。 例如，我们可以有一个名为“ SocketServer”的类，该类具有一个事件来接收Socket数据包，然后在ViewModel层中对其进行订阅。 但这意味着我们必须创建“ SocketServer”类的实例，该类将ViewModel层与套接字项目耦合在一起。 我希望创建一个中间件以解耦它们。 因此，发布者和订阅者不需要彼此了解。

在我使用 MvvmCross 作为MVVM框架时，我发现MvvmCross提供了一个名为 Messenger 的插件以在ViewModel之间进行通信。 但是它依赖于某些MvvmCross库，这意味着如果我想在其他项目中使用此插件，则必须引用MvvmCross。 这对我当前的情况而言并不理想，因为实际上，套接字项目没有要求引用MvvmCross。 因此，我做了一个专注于发布/订阅模式的项目，并删除了对MvvmCross的依赖。 现在，我可以在任何WPF，UWP和Xamarin项目中重复使用它。 该项目位于此处：https://github.com/yanxiaodi/CoreMessenger 。让我们深入了解更多细节。

信息

Message是在此系统中表示消息的抽象类：

    public abstract class Message
    {
        public object Sender { get; private set; }
        protected Message(object sender)
        {
            Sender = sender ?? throw new ArgumentNullException(nameof(sender));
        }
    }

我们应该创建从该抽象类派生的不同消息的实例。 它有一个名为“sender”的参数，因此订阅者可以获取发送者的实例。 但这不是强制性的。

订阅

BaseSubscription是订阅的基类。 代码如下：

    public abstract class BaseSubscription
    {
        public Guid Id { get; private set; }
        public SubscriptionPriority Priority { get; private set; }
        public string Tag { get; private set; }
        public abstract Task<bool> Invoke(object message);
        protected BaseSubscription(SubscriptionPriority priority, string tag)
        {
            Id = Guid.NewGuid();
            Priority = priority;
            Tag = tag;
        }
    }

它具有一个“ Id”属性和一个“ tag”属性，因此您可以放置一些标签来区分或分组订阅实例。 “ Priority”属性是一个枚举类型，用于指示订阅的优先级，因此将按预期顺序调用订阅。
订阅有两种类型。 一是“StrongSubscription”：

    public class StrongSubscription<TMessage> : BaseSubscription where TMessage : Message
    {
        private readonly Action<TMessage> _action;

        public StrongSubscription(Action<TMessage> action,
            SubscriptionPriority priority, string tag): base(priority, tag)
        {
            _action = action;
        }
        public override async Task<bool> Invoke(object message)
        {
            var typedMessage = message as TMessage;
            if (typedMessage == null)
            {
                throw new Exception($"Unexpected message {message.ToString()}");
            }
            await Task.Run(() => _action?.Invoke(typedMessage));
            return true;
        }
    }

它继承了BaseSubscription并覆盖了Invoke()方法。 基本上，它具有一个名为“ _action”的字段，该字段在创建实例时定义。 当我们发布消息时，订阅将调用Invoke()方法来执行操作。 我们使用Task来包装动作，以便可以利用异步操作的优势。

这是名为“ WeakSubscription”的另一种“ Subscription”：

    public class WeakSubscription<TMessage> : BaseSubscription where TMessage : Message
    {
        private readonly WeakReference<Action<TMessage>> _weakReference;

        public WeakSubscription(Action<TMessage> action,
            SubscriptionPriority priority, string tag) : base(priority, tag)
        {
            _weakReference = new WeakReference<Action<TMessage>>(action);
        }

        public override async Task<bool> Invoke(object message)
        {
            var typedMessage = message as TMessage;
            if (typedMessage == null)
            {
                throw new Exception($"Unexpected message {message.ToString()}");
            }
            Action<TMessage> action;
            if (!_weakReference.TryGetTarget(out action))
            {
                return false;
            }
            await Task.Run(() => action?.Invoke(typedMessage));
            return true;
        }
    }

它与强订阅的区别在于action存储在“ WeakReference”字段中。 您可以在这里了解更多信息：WeakReference 类。 它用于表示类型化的弱引用，该弱引用引用一个对象，同时仍允许该对象被垃圾回收回收。 在使用它之前，我们需要使用TryGetTarget(T)方法检查目标是否已由GC收集。 如果此方法返回false，则表示该引用已被GC收集。
如果使用StrongSubscription，Messenger将保留对回调方法的强引用，并且Garbage Collection将不会破坏订阅。 在这种情况下，您需要明确取消订阅，以避免内存泄漏。 否则，可以使用WeakSubscription，当对象超出范围时，会自动删除订阅。

MessengerHub

MessengerHub是整个应用程序域中的一个单例实例。 我们不需要使用“依赖注入”来创建实例，因为它的目的是明确的，我们只有一个实例。 这是实现单例模式的简单方法：

public class MessengerHub
{
        private static readonly Lazy<MessengerHub> lazy = new Lazy<MessengerHub>(() => new MessengerHub());
        private MessengerHub() { }
        public static MessengerHub Instance
        {
            get
            {
                return lazy.Value;
            }
        }
}

MessengerHub维护一个Dictionary来维护订阅的实例，如下所示：

private readonly ConcurrentDictionary<Type, ConcurrentDictionary<Guid, BaseSubscription>> _subscriptions =
            new ConcurrentDictionary<Type, ConcurrentDictionary<Guid, BaseSubscription>>();

该Dictionary的Key是“Message”的类型，Value是一个Dictionary，其中包含该特定“Message”的一组订阅。 显然，一种类型可能具有多个订阅。

订阅

MessageHub公开了几种重要的方法来订阅/取消订阅/发布消息。
Subscribe()方法如下所示：

        public SubscriptionToken Subscribe<TMessage>(Action<TMessage> action,
            ReferenceType referenceType = ReferenceType.Weak,
            SubscriptionPriority priority = SubscriptionPriority.Normal, string tag = null) where TMessage : Message
        {
            if (action == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(action));
            }
            BaseSubscription subscription = BuildSubscription(action, referenceType, priority, tag);
            return SubscribeInternal(action, subscription);
        }

        private SubscriptionToken SubscribeInternal<TMessage>(Action<TMessage> action, BaseSubscription subscription)
            where TMessage : Message
        {
            if (!_subscriptions.TryGetValue(typeof(TMessage), out var messageSubscriptions))
            {
                messageSubscriptions = new ConcurrentDictionary<Guid, BaseSubscription>();
                _subscriptions[typeof(TMessage)] = messageSubscriptions;
            }
            messageSubscriptions[subscription.Id] = subscription;
            return new SubscriptionToken(subscription.Id, async () => await UnsubscribeInternal<TMessage>(subscription.Id), action);
        }

当我们订阅消息时，我们创建Subscription的实例并将其添加到字典中。 根据您的选择，它可能是强引用或者弱引用。 然后它将创建一个SubscriptionToken，这是一个实现IDisposable接口来管理订阅的类：

    public sealed class SubscriptionToken : IDisposable
    {
        public Guid Id { get; private set; }
        private readonly Action _disposeMe;
        private readonly object _dependentObject;

        public SubscriptionToken(Guid id, Action disposeMe, object dependentObject)
        {
            Id = id;
            _disposeMe = disposeMe;
            _dependentObject = dependentObject;
        }

        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
            GC.SuppressFinalize(this);
        }

        private void Dispose(bool isDisposing)
        {
            if (isDisposing)
            {
                _disposeMe();
            }
        }
    }

当我们创建SubscriptionToken的实例时，实际上我们传递了一个方法来销毁自己-因此，当调用Dispose方法时，它将首先取消订阅。

退订

取消订阅消息的方法如下所示：

        public async Task Unsubscribe<TMessage>(SubscriptionToken subscriptionToken) where TMessage : Message
        {
            await UnsubscribeInternal<TMessage>(subscriptionToken.Id);
        }
        private async Task UnsubscribeInternal<TMessage>(Guid subscriptionId) where TMessage : Message
        {
            if (_subscriptions.TryGetValue(typeof(TMessage), out var messageSubscriptions))
            {
                if (messageSubscriptions.ContainsKey(subscriptionId))
                {
                    var result = messageSubscriptions.TryRemove(subscriptionId, out BaseSubscription value);
                }
            }
        }

这很简单。 当我们取消订阅消息时，订阅将从字典中删除。

发布

好了，我们已经订阅了该消息，并创建了存储在字典中的订阅实例。 我们现在可以发布消息。 发布消息的方法如下所示：

        public async Task Publish<TMessage>(TMessage message) where TMessage : Message
        {
            if (message == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(message));
            }
            List<BaseSubscription> toPublish = null;
            Type messageType = message.GetType();

            if (_subscriptions.TryGetValue(messageType, out var messageSubscriptions))
            {
                toPublish = messageSubscriptions.Values.OrderByDescending(x => x.Priority).ToList();
            }

            if (toPublish == null || toPublish.Count == 0)
            {
                return;
            }

            List<Guid> deadSubscriptionIds = new List<Guid>();
            foreach (var subscription in toPublish)
            {
                // Execute the action for this message.
                var result = await subscription.Invoke(message);
                if (!result)
                {
                    deadSubscriptionIds.Add(subscription.Id);
                }
            }

            if (deadSubscriptionIds.Any())
            {
                await PurgeDeadSubscriptions(messageType, deadSubscriptionIds);
            }
        }  

当我们发布一条消息时，MessageHub将查询字典以检索该消息的订阅，然后循环执行操作。
我们需要注意的另一件事是，由于某些订阅可能是弱引用，因此我们需要检查执行结果。 如果失败，我们需要将其从订阅中删除。

用法

从NuGet安装：

PM> Install-Package FunCoding.CoreMessenger

在整个应用程序域中，将“ MessengerHub.Instance”用作单例模式。它提供了以下方法：
-发布：

public async Task Publish<TMessage>(TMessage message)

-订阅：

public SubscriptionToken Subscribe<TMessage>(Action<TMessage> action, ReferenceType referenceType = ReferenceType.Weak, SubscriptionPriority priority = SubscriptionPriority.Normal, string tag = null)

-取消订阅：

public async Task Unsubscribe<TMessage>(SubscriptionToken subscriptionToken)

创建Message类

首先，定义不同组件之间从Message继承的Message类，如下所示：

public class TestMessage : Message
{
    public string ExtraContent { get; private set; }
    public TestMessage(object sender, string content) : base(sender)
    {
        ExtraContent = content;
    }
}

然后在组件A中创建Message的实例，如下所示：

var message = new TestMessage(this, "Test Content");

订阅

定义一个SubscriptionToken实例来存储订阅。在组件B中订阅“消息”，如下所示：

public class HomeViewModel
    {
        private readonly SubscriptionToken _subscriptionTokenForTestMessage;
        public HomeViewModel()
        {
            _subscriptionTokenForTestMessage = 
                MessengerHub.Instance.Subscribe<TestMessage>(OnTestMessageReceived,
                ReferenceType.Weak, SubscriptionPriority.Normal);
        }

        private void OnTestMessageReceived(TestMessage message)
        {
#if DEBUG
            System.Diagnostics.Debug.WriteLine($"Received messages of type {message.GetType().ToString()}. Content: {message.Content}");
#endif
        }
    }

发布Message

在组件A中发布“消息”：

public async Task PublishMessage()
{
    await MessengerHub.Instance.Publish(new TestMessage(this, $"Hello World!"));
}

就是这么简单。

参数

Subscribe方法的完整签名为：

public SubscriptionToken Subscribe<TMessage>(Action<TMessage> action,
            ReferenceType referenceType = ReferenceType.Weak,
            SubscriptionPriority priority = SubscriptionPriority.Normal, string tag = null) where TMessage : Message

您可以指定以下参数：
-ReferenceType。默认值为“ ReferenceType.Weak”，因此您不必担心内存泄漏。一旦SubscriptionToken实例超出范围，GC便可以自动收集它（但不确定何时）。如果需要保留强引用，请将参数指定为ReferenceType.Strong，以使GC无法收集它。
-SubscriptionPriority。默认值为SubscriptionPriority.Normal。有时需要控制一个“消息”的订阅的执行顺序。在这种情况下，请为订阅指定不同的优先级以控制执行顺序。注意，该参数不适用于不同的Message。
-Tag。检查订阅的当前状态，是可选的。

退订

您可以使用以下方法取消订阅：
-使用“Unsubscribe”方法，如下所示：

await MessengerHub.Instance.Unsubscribe<TestMessage>(_subscriptionTokenForTestMessage);

-使用SubscriptionToken的Dispose方法：

_subscriptionTokenForTestMessage.Dispose();

在许多情况下，您不会直接调用这些方法。如果使用强订阅类型，则可能会导致内存泄漏问题。因此，建议使用“ ReferenceType.Weak”。请注意，如果令牌未存储在上下文中，则GC可能会立即收集它。例如：

public void MayNotEverReceiveAMessage()
{
    var token = MessengerHub.Instance.Subscribe<TestMessage>((message) => {
        // Do something here
    });
    // token goes out of scope now
    // - so will be garbage collected *at some point*
    // - so the action may never get called
}

与MvvmCross.Messenger的差异

如果您使用MvvmCross开发应用程序，请直接使用MvvmCross.Messenger。我提取了一些主要方法并删除了对“ MvvmCross”组件的依赖，因此它可以在没有“ MvvmCross”的任何WPF，UWP和Xamarin项目中使用。另外，Publish方法始终在后台运行，以避免阻塞UI。但是您应该知道何时需要返回UI线程，尤其是当您需要与UI控件进行交互时。另一个区别是无需使用DI来创建MessageHub实例，该实例是所有应用程序域中的单例实例。如果解决方案包含需要相互通信的多个组件，则将很有用。 DI将使其更加复杂。

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