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【   】【转帖】谈C#中的Delegate

2016-03-26  阿修罗之...
 【转帖】谈C#中的Delegate
谈C#中的Delegate
引言
    Delegate是Dotnet1.0的时候已经存在的特性了,但由于在实际工作中一直没有机会使用Delegate这个特性,所以一直没有对它作整理。这两天,我再度翻阅了一些关于Delegate的资料,并开始正式整理这个C#中著名的特性。本文将由浅入深的谈一下Delegate这个特性。
一.Delegate是什么?
    Delegate中文翻译为“委托”。Msdn中对Delegate的解释如下:
    C#中的委托类似于C或C++中的函数指针。使用委托使程序员可以将方法引用封装在委托对象内。然后可以将该委托对象传递给可调用所引用方法的代码,而不必在编译时知道将调用哪个方法。与C或C++中的函数指针不同,委托是面向对象、类型安全的,并且是安全的。
    如果你是第一次接触Delegate这个概念,你可能会对上面这段文字感觉不知所云,不过不要紧,你可以先把Delegate认为就是一个函数指针。
    而当你面对一个虚无的概念时,最好的应对方法就是直接看实例。下面一个简单的Delegate使用例子。
01.class Program
02.    {
03.        static void OtherClassMethod(){
04.            Console.WriteLine("Delegate an other class's method");
05.        }
06.  
07.        static void Main(string[] args)
08.        {
09.            var test = new TestDelegate();
10.            test.delegateMethod = new TestDelegate.DelegateMethod(test.NonStaticMethod);
11.            test.delegateMethod += new TestDelegate.DelegateMethod(TestDelegate.StaticMethod);
12.            test.delegateMethod += Program.OtherClassMethod;
13.            test.RunDelegateMethods();
14.        }
15.    }
16.  
17.    class TestDelegate
18.    {
19.        public delegate void DelegateMethod();  //声明了一个Delegate Type
20.  
21.        public DelegateMethod delegateMethod;   //声明了一个Delegate对象
22.  
23.        public static void StaticMethod()   
24.        {
25.            Console.WriteLine("Delegate a static method");
26.        }
27.  
28.        public void NonStaticMethod()   
29.        {
30.            Console.WriteLine("Delegate a non-static method");
31.        }
32.  
33.        public void RunDelegateMethods()
34.        {
35.            if(delegateMethod != null){
36.                Console.WriteLine("---------");
37.                delegateMethod.Invoke();                       Console.WriteLine("---------");
38.            }
39.        }
40.    }
上面是一个Delegate的使用例子,运行看看结果吧。下面我稍微解释一下:
【1】public delegate void DelegateMethod();这里声明了一个Delegate的类型,名为DelegateMethod,这种Delegate类型可以搭载:返回值为void,无传入参数的函数。
【2】public DelegateMethod delegateMethod;这里声明了一个DelegateMethod的对象(即,声明了某种Delegate类型的对象)。
区分:DelegateMethod是类型,delegateMethod是对象。
【3】为什么上面说Delegate可以看做是函数指针呢?看下面这段代码:
1.test.delegateMethod = new TestDelegate.DelegateMethod(test.NonStaticMethod);  
2.test.delegateMethod += new TestDelegate.DelegateMethod(TestDelegate.StaticMethod);  
3.test.delegateMethod += Program.OtherClassMethod;
这里delegateMethod搭载了3个函数,而且可以通过调用delegateMethod.Invoke();运行被搭载的函数。这就是Delegate可以看作为函数指针的原因。上面这段代码中,delegateMethod只能搭载:返回值为void,无传入参数的函数(见:NonStaticMethod,StaticMethod,OtherClassMethod的定义),这和Delegate类型声明有关(见DelegateMethod的声明:public delegate void DelegateMethod())。
【4】Delegate在搭载多个方法时,可以通过+=增加搭载的函数,也可以通过-=来去掉Delegate中的某个函数。



二.Delegate和C++中函数指针的区别
    Delegate和C++中的函数指针很像,但如果深入对比,发现其实还是有区别的,区别主要有三个方面(参考Stanley B. Lippman的一篇文章)
      1) 一个 delegate对象一次可以搭载多个方法(methods),而不是一次一个。当我们唤起一个搭载了多个方法(methods)的delegate,所有方法以其“被搭载到delegate对象的顺序”被依次唤起。
      2) 一个delegate对象所搭载的方法(methods)并不需要属于同一个类别。一个delegate对象所搭载的所有方法(methods)必须具有相同的原型和形式。然而,这些方法(methods)可以即有static也有non-static,可以由一个或多个不同类别的成员组成。
      3) 一个delegate type的声明在本质上是创建了一个新的subtype instance,该 subtype 派生自 .NET library framework 的 abstract base classes Delegate 或 MulticastDelegate,它们提供一组public methods用以询访delegate对象或其搭载的方法(methods) ,与函数指针不同,委托是面向对象、类型安全并且安全的。
    看完上面关于Delegate的介绍,相信大家对它也有所了解了,下面我们将进行更深入地讨论!
三.Delegate什么时候该用?
    看完上面的介绍,你可以会有一些疑问,为什么会有Delegate?实际中什么时候会用到?什么时候应该去用?在回答这些问题之前,大家可以先看看下面这段代码:

01.class Program
02.   {
03.       static void Main(string[] args)
04.       {
05.           var car = new Car(15);
06.           new Alerter(car);
07.           car.Run(120);
08.       }
09.   }
10.   class Car
11.   {
12.       public delegate void Notify(int value);
13.       public event Notify notifier;
14.       private int petrol = 0;
15.       public int Petrol
16.       {
17.           get { return petrol; }
18.           set
19.           {
20.               petrol = value;
21.               if (petrol < 10)  //当petrol的值小于10时,出发警报
22.               {
23.                   if (notifier != null)
24.                   {
25.                       notifier.Invoke(Petrol);
26.                   }
27.               }
28.           }
29.       }
30.       public Car(int petrol)
31.       {
32.           Petrol = petrol;
33.       }
34.       public void Run(int speed)
35.       {
36.           int distance = 0;
37.           while (Petrol > 0)
38.           {
39.               Thread.Sleep(500);
40.               Petrol--;
41.               distance += speed;
42.               Console.WriteLine("Car is running... Distance is " + distance.ToString());
43.           }
44.       }
45.   }
46.   class Alerter
47.   {
48.       public Alerter(Car car)
49.       {
50.           car.notifier += new Car.Notify(NotEnoughPetrol);
51.       }
52.       public void NotEnoughPetrol(int value)
53.       {
54.           Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
55.           Console.WriteLine("You only have " + value.ToString() + " gallon petrol left!");
56.           Console.ResetColor();
57.       }
58.   }
看完了上面的代码后,你可能会问:为什么不在public int Petrol中直接调用Alerter.NotEnoughPetrol呢?因为Car模块和Alerter模块本身是两个独立的子系统,如果直接调用,耦合性就会增加,这不是我们愿意看到的。
    其实以上的代码是设计模式中的观察者模式(观察者模式又称Source/Listener模式)的实现,当汽车在运行中汽油量<10时,警报器便会发出警报。在上面代码中,Delegate相当于一个存放回调函数的函数指针,使用Delegate,我们可以非常方便地实现观察者模式。而其实,在需要使用回调函数时,我们都可以考虑使用Delegate。
    不知道你有没有发现在上面的代码中还有一个问题呢?
public event Notify notifier;
上面的代码中,我们定义了一个Event,而事实上:
public Notify notifier;
这样写,也完全可以满足我们的需求,这就引出了我们的另一个问题,Delegate和Event!


四.Delegate与Event
【1】Delegate和Event的关系
    看微软的代码时,我们会发现Delegate和Event这两个关键字经常会一起出现!究竟他们是什么关系呢?
    在Msdn中,有一段话描述Delegate和Event之间的关系,其实很简单:
        声明事件:若要在类内声明事件,首先必须声明该事件的委托类型。
【2】Delegate和Event配合使用的效果
    看下面几幅图,这是我从一个C#的Application程序截下来的:
1.JPG
2.JPG
3.JPG
从上图看到,在响应图形界面的操作中,我们用到了Event和Delegate,相信这也我们使用Event和Delegate最频繁的地方了。这里我还想罗嗦一下,平时需要我们自己写代码的界面事件响应函数,如:button_Click(…),其实都是回调函数,在自动生成的文件Form1.Designer.cs中,VS把事件和其对应的回调函数(即:button_Click(…)等)关联起来,当触发某事件时,对应的回调函数便会执行。
【3】“public Notify notifier”和“public event Notify notifier”的区别
    关于这个问题,我们直接ildasm看看IL代码吧:>
“public Notify notifier”的IL代码,如图:
4.JPG
“public event Notify notifier”的IL代码,如图:
5.JPG
差别其实已经很明显了,“public Notify notifier”相当于Class里面的Field,访问级别是public,而“public event Notify notifier”则相当于Property,访问级别是private!由于以上的差别,他们在某些使用上,会稍有不同,详细的可参考shensr写的《delegate vs. event》。
五.Delegate中的Invoke与BeginInvoke方法
   简单说一下,Invoke与BeginInvoke都是执行Delegate里的搭载函数,而不同的是:Invoke是一个同步方法,BeginInvoke是一个异步方法。关于这个,有一篇文章《Invoke and BeginInvoke》,对此介绍的比较详细,这里就不多说了。
六.小结   
    回顾一下,到底什么时候我们可能会用到Delegate:
【1】.当我们在C#中需要类似函数指针这样东西时。
【2】.当我们需要使用回调函数的时候。
【3】.需要异步调用的时候。
【4】.实现观察者模式的时候。
【5】.处理事件响应的时候。
    以上内容均为个人看法,如果有错漏,请各位及时指出:>
    转载请说明出处,谢谢![hyddd(http://www.cnblogs.com/hyddd/)]                                                

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