C#Delegate和Event(委托事件)的解释
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,觉得容易,没有过去的人每次见到委托和事件就觉得心里别得慌,混身不自在。本文中 .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。
委托的大致含义
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。
你应该明白到:事件其实没什么不好理解的,声明一个事件不过类似于声明一个进行了封装的委托类型的变量而已。
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:
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。
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:
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)。
热水器知道后保留对警报器和显示器的引用。
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:
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)。
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。