C#秘密武器之委托

2022-08-11 19:54:19

概述

在C#的世界里，委托是无处不在，尤其在.NET自己封装的框架里到处都有其身影，所以掌握委托就很有必要了！那什么是委托呢？其实委托就是一种数据类型，跟int等东东差不多，只不过在使用时要自己先去构建一个委托数据类型（不像int微软已为你准备好），然后声明一个委托类型的变量，并为其赋值，赋值的对象只能是方法，最后通过委托变量就可以进行方法调用了!

委托的简单使用

如下定义了一个委托类型 - Calculator：

delegate int Calculator (int x);

此委托适用于任何有着int返回类型和一个int类型参数的方法，如：

static int Double (int x) { return x * 2; }

创建一个委托实例，将该此方法赋值给该委托实例：

Calculator c = new Calculator(Double);

也可以简写成：

Calculator c = Double;

这个方法可以通过委托调用：

int result = c(2);

下面是完整代码：

delegate int Calculator(int x);

class Program {

    static int Double(int x) { return x * 2; }
    static void Main(string[] args) {
        Calculator c = Double;
        int result = c(2);

        Console.Write(result);
        Console.ReadKey();
    }
}

一、多路委托

委托类实际继承于MulticastDelegate，这使委托对象支持多路委托，即委托对象可以绑定多个方法。当输入参数后，每个方法会“按顺序”执行！这里不建议委托方法有返回值，即使有返回值，多路委托中的方法也只能返回最后一个方法的返回值！

例如：

MyDelegate d = MyMethod1;
// “+=” 用来添加，同理“-=”用来移除。
d += MyMethod2;
// d -= MyMethod2

调用时，按照方法被添加的顺序依次执行。注意，对于委托，+= （实质是调用的Delegate的Combine方法）和 -= （实质是调用的Delegate的Remove方法）

MyDelegate d;
d += MyMethod1;// 相当于MyDelegate d = MyMethod1;

我们先定义一个委托（ProgressReporter），然后定义一个匹配方法（Match）来执行该委托中的所有方法。如下：

public delegate void ProgressReporter(int percentComplete);

public class Utility {
    public static void Match(ProgressReporter p) {
        if (p != null) {
            for (int i = 0; i <= 10; i++) {
                p(i * 10);
                System.Threading.Thread.Sleep(100);
            }
        }
    }
}

然后我们需要两个监视进度的方法，一个把进度写到Console，另一个把进度写到文件。如下：

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        ProgressReporter p = WriteProgressToConsole;
        p += WriteProgressToFile;
        Utility.Match(p);
        Console.WriteLine("Done.");
        Console.ReadKey();
    }

    static void WriteProgressToConsole(int percentComplete) {
        Console.WriteLine(percentComplete+"%");
    }
    static void WriteProgressToFile(int percentComplete) {
        System.IO.File.AppendAllText("progress.txt", percentComplete + "%");
    }
}

运行结果：

C#秘密武器之委托

注意：同一类型的委托变量可以相加减！

二、委托体现的插件式编程思想

其实就是把委托（方法）作为一种方法的参数来进行传递，由于同一委托可以接收多种不同实现的方法（插件），从而实现了一种插件式编程，实现动态的扩展。

例如，我们有一个Utility类，这个类实现一个通用方法（Calculate）,用来执行任何有一个整型参数和整型返回值的方法。这样说有点抽象，下面来看一个例子：

delegate int Calculator(int x);

class Program {

    static int Double(int x) { return x * 2; }
    static void Main(string[] args) {
        int[] values = { 1,2,3,4};
        Utility.Calculate(values, Double);

        foreach (int i in values)
            Console.Write(i + " "); // 2 4 6 8

        Console.ReadKey();
    }
}

class Utility {
    public static void Calculate(int[] values, Calculator c) {
        for (int i = 0; i < values.Length; i++)
            values[i] = c(values[i]);
    }
}

这个例子中的Utility是固定不变的，程序实现了整数的Double功能。我们可以把这个Double方法看作是一个插件，如果将来还要实现诸如求平方、求立方的计算，我们只需向程序中不断添加插件就可以了。

如果Double方法是临时的，只调用一次，若在整个程序中不会有第二次调用，那么我们可以在Main方法中更简洁更灵活的使用这种插件式编程，无需先定义方法，使用λ表达式即可，如：

...
Utility.Calculate(values, x => x * 2);
...

三、静态方法和实例方法对于委托的区别

当一个类的实例的方法被赋给一个委托对象时，在上下文中不仅要维护这个方法，还要维护这个方法所在的实例。System.Delegate 类的Target属性指向的就是这个实例。举个例子：

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        X x = new X();
        ProgressReporter p = x.InstanceProgress;
        p(1);
        Console.WriteLine(p.Target == x); // True
        Console.WriteLine(p.Method); // Void InstanceProgress(Int32)
    }

    static void WriteProgressToConsole(int percentComplete) {
        Console.WriteLine(percentComplete+"%");
    }
    static void WriteProgressToFile(int percentComplete) {
        System.IO.File.AppendAllText("progress.txt", percentComplete + "%");
    }
}

class X {
    public void InstanceProgress(int percentComplete) {
        // do something
    }
}

但对于静态方法，System.Delegate 类的Target属性是Null，所以将静态方法赋值给委托时性能更优。

四、泛型委托

如果你知道泛型，那么就很容易理解泛型委托，说白了就是含有泛型参数的委托，例如：

public delegate T Calculator<T> (T arg);

我们可以把前面的例子改成泛型的例子，如下：

public delegate T Calculator<T>(T arg);

class Program {

    static int Double(int x) { return x * 2; }
    static void Main(string[] args) {
        int[] values = { 1, 2, 3, 4 };
        Utility.Calculate(values, Double);

        foreach (int i in values)
            Console.Write(i + " "); // 2 4 6 8

        Console.ReadKey();
    }
}

class Utility {
    public static void Calculate<T>(T[] values, Calculator<T> c) {
        for (int i = 0; i < values.Length; i++)
            values[i] = c(values[i]);
    }
}

Func委托

委托 Func 支持 0~16 个参数，Func 必须具有返回值

public delegate TResult Func<TResult>（）
public delegate TResult Func<T1,TResult>（T1 obj1）
public delegate TResult Func<T1,T2,TResult>（T1 obj1,T2 obj2）
public delegate TResult Func<T1,T2,T3,TResult>（T1 obj1,T2 obj2,T3 obj3）
............
public delegate TResult Func<T1,T2,T3,......,T16,TResult>（T1 obj1,T2 obj2,T3 obj3,......,T16 obj16）

static void Main(string[] args)
        {
            Func<double, bool, double> func = Account;
            double result=func(1000, true);
            Console.WriteLine("Result is : "+result);
            Console.ReadKey();
        }

        static double Account(double a,bool condition)
        {
            if (condition)
                return a * 1.5;
            else
                return a * 2;
        }

Action委托

Action<T> 的返回值为 void，也就是没有返回值！
Action 支持0~16个参数，可以按需求任意使用。

public delegate void Action（）
public delegate void Action<T1>（T1 obj1）
public delegate void Action<T1，T2> （T1 obj1, T2 obj2）
public delegate void Action<T1，T2，T3> （T1 obj1, T2 obj2，T3 obj3）
............
public delegate void Action<T1，T2，T3，......，T16> （T1 obj1, T2 obj2，T3 obj3，......，T16 obj16）

static void Main(string[] args)
        {
            Action<string> action=ShowMessage;
            action("Hello World");
            Console.ReadKey();
        }

        static void ShowMessage(string message)
        {
            MessageBox.Show(message);
        }

Predicate<T>委托

Predicate只有一个参数，且返回值总是为bool类型！

public delegate bool Predicate<T>（T obj）

internal class PredicateDelegate
    {
        public bool PredicateMethod(int x )
        {
            return x > 50;
        }
    }
     PredicateDelegate predicateDelegate = new PredicateDelegate();
      // 只有一个参数 并返回bool 值
     Predicate<int> predicate = predicateDelegate.PredicateMethod;
     bool results =predicate(60);
     Console.WriteLine(results);

Comparison委托


public delegate int Comparison<in T>(T x, T y)

为返回int类型的内置委托。T是要比较的对象的类型，而返回值是一个有符号整数，指示 x 与 y 的相对值，如下表所示：

值

含义

小于 0

x 小于 y。

0

x 等于 y。

大于 0

x 大于 y。

　　此委托由 Array 类的 Sort<T>(T[], Comparison<T>) 方法重载和 List<T> 类的 Sort(Comparison<T>) 方法重载使用，用于对数组或列表中的元素进行排序。

五、匿名方法和Lambda表达式

匿名方法

如果某个委托变量需要绑定的方法只用一次的话，其实是没有必要为方法起名的，直接用匿名方法会比较好！我们总是使用 delegate（）{......} 的方式建立匿名方法！

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

namespace DelegateSamples
{
    //声明一个委托，参数为string，无返回值
    delegate void DelSamples(string msg);
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
          //匿名委托
          DelSamples delSample4 = delegate(string msg)
          {
              Console.WriteLine("你好，我是{0}", msg);
          };
          delSample4("KoalaStudio");

          //利用Lambda表达式实现匿名委托
          DelSamples delSample5 = (string msg) => {
             Console.WriteLine("你好，我是{0}", msg);
          };
          delSample5("KoalaStudio");

          Console.ReadKey();
        }

    }
}

Lambda表达式

匿名方法的优雅写法就是Lambda表达式！

注意事项：

①Lambda表达式中的参数列表（参数数量、类型和位置）必须与委托相匹配；

②表达式中的参数列表不一定需要包含类型，除非委托有ref或out关键字（此时必须显示声明）；

③如果没有参数，必须使用一组空的圆括号；

static void Main(string[] args)
        {
            Action<int> action = (x) =>
            {
                x = x + 500;
                Console.WriteLine("Result is : " + x);
            };
            action.Invoke(1000);
            Console.ReadKey();
        }

六、异步委托

public delegate int Ad(int x,int y);
        static void Main(string[] args)
        {
            xu xus = new xu();
            Ad a = new Ad(Add);
            Console.WriteLine(a(3, 3));
            Console.WriteLine("start");
            Console.ReadLine();
        }
static int Add(int x, int y)
        {
            Thread.Sleep(2000);
            return x + y;
        }

运行这段代码 会先停顿2秒钟之后再显示6 和start 因为我使用了sleep这个方法 它使该线程休眠2秒钟，所以会在2秒之后显示信息，但是这对用户体验来说是非常糟糕的，那我们怎么改善呢？看看如下代码

public delegate int Ad(int x,int y);
        static void Main(string[] args)
        {
            xu xus = new xu();
            Ad a = new Ad(Add);
            Console.WriteLine(a(3, 3));
           // Console.WriteLine("start");
           IAsyncResult isa= a.BeginInvoke(3, 3, null, null);
           while (!isa.IsCompleted)
           { 
            Console.WriteLine("未完成");
           }
          int s= a.EndInvoke(isa);
          Console.WriteLine(s.ToString());
             Console.ReadLine();
        }
         static int Add(int x, int y)
        {
            Thread.Sleep(2000);
            return x + y;
        }
        static int ex(int x, int y)
        {
            //Thread.Sleep(5000);
            return x - y;
        }

这里我们使用了begininvoke方法来异步执行 委托方法返回一个IAsyncResult 类型的值 代表委托执行的状态，使用一个while循环 来判断IsCompleted 如果没有完成异步调用则不断显示“未完成” 如果完成endinvoke 则返回结果。但是这里需要不断的询问操作完成状态 那么我们怎样让委托异步调用完成之后主动通知我们呢？ 看看如下代码

public delegate int Ad(int x,int y);
        static void Main(string[] args)
        {
            xu xus = new xu();
            Ad a = new Ad(Add);
            Console.WriteLine(a(3, 3));
            IAsyncResult isa= a.BeginInvoke(3, 3, new AsyncCallback(call), "edit by xyl");
            //执行你想执行的代码 这里我们还是用IsCompleted来代替
           while (!isa.IsCompleted)
           { 
            Console.WriteLine("未完成");
           }
            Console.ReadLine();
        }
        static void call(IAsyncResult isa)
        {
            AsyncResult ar = (AsyncResult)isa;
            Ad a = (Ad)ar.AsyncDelegate;
            Console.WriteLine("this is {0},{1}",a.EndInvoke(isa),ar.AsyncState);
        }

        static int Add(int x, int y)
        {
            Thread.Sleep(2000);
            return x + y;
        }
        static int ex(int x, int y)
        {
            //Thread.Sleep(5000);
            return x - y;
        }
    }

这里我们使用了一个call方法 注意它是没有返回值的。把IAsyncResult转换成AsyncResult注意少了个I然后转换成AD 类型的委托 最后endinvoke 来返回值 这样在委托异步执行完成之后会自动通知方法。

注意：回调函数是在 ThreadPool线程上进行的，因此主线程将继续执行。ThreadPool线程是后台线程，这些线程不会在主线程结束后保持应用程序的运行，因此主线程必须休眠足够长的时间以便回调完成。我们也可以在主线程完成操作后调用IsCompleted属性判断委托函数是否完成。

七、事件

事件其实就是某种类型的委托，在给事件赋值时，用符合该委托的方法就行！

public delegate void PriceChangedHandler (decimal oldPrice, decimal newPrice);
public class IPhone6
{
    public event PriceChangedHandler PriceChanged;
}

事件的使用和委托完全一样，只是多了些约束。下面是一个简单的事件使用例子：

public delegate void PriceChangedHandler(decimal oldPrice, decimal newPrice);

public class IPhone6 {
    decimal price;
    public event PriceChangedHandler PriceChanged;
    public decimal Price {
        get { return price; }
        set {
            if (price == value) return;
            decimal oldPrice = price;
            price = value;
            // 如果调用列表不为空，则触发。
            if (PriceChanged != null)
                PriceChanged(oldPrice, price);
        }
    }
}

class Program {
    static void Main() {
        IPhone6 iphone6 = new IPhone6() { Price = 5288 };
        // 订阅事件
        iphone6.PriceChanged += iphone6_PriceChanged;

        // 调整价格（事件发生）
        iphone6.Price = 3999;

        Console.ReadKey();
    }

    static void iphone6_PriceChanged(decimal oldPrice, decimal price) {
        Console.WriteLine("年终大促销，iPhone 6 只卖 " + price + " 元， 原价 " + oldPrice + " 元，快来抢！");
    }
}

运行结果：

C#秘密武器之委托

有人可能会问，如果把上面的event关键字拿掉，结果不是一样的吗，到底有何不同？

没错可以用事件的地方就一定可以用委托代替。

但事件有一系列规则和约束用以保证程序的安全可控，事件只有 += 和 -= 操作，这样订阅者只能有订阅或取消订阅操作，没有权限执行其它操作。如果是委托，那么订阅者就可以使用 = 来对委托对象重新赋值（其它订阅者全部被取消订阅），甚至将其设置为null，甚至订阅者还可以直接调用委托，这些都是很危险的操作，广播者就失去了独享控制权。

事件保证了程序的安全性和健壮性。

事件的标准模式

.NET 框架为事件编程定义了一个标准模式。设定这个标准是为了让.NET框架和用户代码保持一致。System.EventArgs是标准模式的核心，它是一个没有任何成员，用于传递事件参数的基类。
按照标准模式，我们对于上面的iPhone6示例进行重写。首先定义EventArgs：

public class PriceChangedEventArgs : EventArgs {
    public readonly decimal OldPrice;
    public readonly decimal NewPrice;
    public PriceChangedEventArgs(decimal oldPrice, decimal newPrice) {
        OldPrice = oldPrice;
        NewPrice = newPrice;
    }
}

然后为事件定义委托，必须满足以下条件：

  • 必须是 void 返回类型；
  • 必须有两个参数，且第一个是object类型，第二个是EventArgs类型（的子类）；
  • 它的名称必须以EventHandler结尾。

由于考虑到每个事件都要定义自己的委托很麻烦，.NET 框架为我们预定义好一个通用委托System.EventHandler<TEventArgs>：

public delegate void EventHandler<TEventArgs> (object source, TEventArgs e) where TEventArgs : EventArgs;

如果不使用框架的EventHandler<TEventArgs>，我们需要自己定义一个：

public delegate void PriceChangedEventHandler (object sender, PriceChangedEventArgs e);

如果不需要参数，可以直接使用EventHandler（不需要<TEventArgs>）。有了EventHandler<TEventArgs>，我们就可以这样定义示例中的事件：

public class IPhone6 {
    ...
    public event EventHandler<PriceChangedEventArgs> PriceChanged;
    ...
}

最后，事件标准模式还需要写一个受保护的虚方法来触发事件，这个方法必须以On为前缀，加上事件名(PriceChanged)，还要接受一个EventArgs参数，如下：

public class IPhone6 {
    ...
    public event EventHandler<PriceChangedEventArgs> PriceChanged;
    protected virtual void OnPriceChanged(PriceChangedEventArgs e) {
        if (PriceChanged != null) PriceChanged(this, e);
    }
    ...
}

下面给出完整示例：

public class PriceChangedEventArgs : System.EventArgs {
    public readonly decimal OldPrice;
    public readonly decimal NewPrice;
    public PriceChangedEventArgs(decimal oldPrice, decimal newPrice) {
        OldPrice = oldPrice;
        NewPrice = newPrice;
    }
}

public class IPhone6 {
    decimal price;
    public event EventHandler<PriceChangedEventArgs> PriceChanged;

    protected virtual void OnPriceChanged(PriceChangedEventArgs e) {
        if (PriceChanged != null) PriceChanged(this, e);
    }

    public decimal Price {
        get { return price; }
        set {
            if (price == value) return;
            decimal oldPrice = price;
            price = value;
            // 如果调用列表不为空，则触发。
            if (PriceChanged != null)
                OnPriceChanged(new PriceChangedEventArgs(oldPrice, price));
        }
    }
}

class Program {
    static void Main() {
        IPhone6 iphone6 = new IPhone6() { Price = 5288M };
        // 订阅事件
        iphone6.PriceChanged +=iphone6_PriceChanged;

        // 调整价格（事件发生）
        iphone6.Price = 3999;
        Console.ReadKey();
    }

    static void iphone6_PriceChanged(object sender, PriceChangedEventArgs e) {
        Console.WriteLine("年终大促销，iPhone 6 只卖 " + e.NewPrice + " 元， 原价 " + e.OldPrice + " 元，快来抢！");
    }
}

运行结果：

C#秘密武器之委托 

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