C#基础 - 事件及观察者(Observer)模式经典应用之烧开水

C#基础 - 事件

C#中,事件属于成员变量与private int _name;、属性等同级。
事件基于委托,为委托提供了一种发布/订阅机制,广泛用于架构内。
简单来讲就是在类中声明一个委托,并标记这个委托是一个事件,在另一个方法中执行这个事件。其中,触发这个事件的类称为发布者,接受或者注册了处理方法的类称为订阅者。
声明一个事件有两种方式,一种是自己先定义一个委托,然后用这个委托定义事件 ,另一种是直接使用泛型EventHandler。
作为约定,事件一般使用带俩个参数的方法,其中第一个参数是一个对象,包含事件的发送者,第二个参数提供了事件的相关信息。

自定义

class CarInfoEvent:EventArgs
{
}

//定义一个委托类型 NewCarHandlerDelegate,约定为void返回类型,两个参数
delegate void NewCarHandlerDelegate(object sender, CarInfoEvent e); 
class EventDemo
{
	//长记法,添加add/remove访问器
	//类似于自动属性和完整属性之间的关系,在需要处理其他逻辑时很有用
	private event NewCarHandlerDelegate _newCarInfo;
	public event NewCarHandlerDelegate NewCarInfo
	{
		add { _newCarInfo += value; }
		remove { _newCarInfo -= value; }
	}
	//以上长记法等价于
	public event NewCarHandlerDelegate NewCarInfo;
}

一般事件的定义约定俗称是一个***void方法***,第一个参数是sender表示事件的发布者,默认为object类型,第二个参数是EventArgs类型的事件变量,表示触发事件时需要订阅者注意的内容,一般用来传一些参数。
注意:生产环境中约定第一个参数叫sender,第二个参数叫e。

使用EventHandler

.net提供了泛型委托EventHandler避免大量定义委托。其定义了一个处理程序,返回void,接受两个参数,其中第一个参数为object类型,第二个为T类型。T的约束条件为:必须自基类EventArgs派生。
EventHandler定义如下:

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

事件定义:

public class EventDemo
{
	//简化记法
	//以下写法编译器会自动创建一个EventHandler<CarInfoEvent>委托类型的变量,并添加方法,以便从
    //委托中订阅和取消订阅。
    public event EventHandler<CarInfoEventArgs> NewCarInfo;
    
    //等价于长记法
    private event EventHandler<CarInfoEventArgs> _newCarInfo;
	public event EventHandler<CarInfoEvent> NewCarInfo
    {
        add { _newCarInfo += value; }
        remove { _newCarInfo -= value; }
    }
}

使用:

EventDemo demo = new EventDemo();
demo.NewCarInfo +=(sender, eventArgs) =>
{
    //省略订阅者的方法内容
}
demo.Trigger();//触发事件        

应用:观察者模式

场景:
假设我们有个海尔热水器,我们给它通上电,当水温超过95度的时候:
1、天网扬声器会开始发出语音,告诉你水的温度;
2、京东方液晶屏也会改变水温的显示,来提示水已经快烧开了。

我们定义一个类来代表热水器,我们管它叫:Heater,它有代表水温的成员变量,叫做temperature,有名字;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()。

public class Heater
{
        public string Name { get; set; }//名字
        private int temperature; // 水温
        public Heater(string name)
        {
            Name = name;
        }

        // 烧水
        public void BoilWater()
        {
            Console.WriteLine("{0}:我开始烧水了!", Name);
            for (int i = 93; i <= 100; i++)
            {
                temperature = i;
                if (temperature > 95)
                {
                    
                }
            }
        }
        
    	// 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();
    }
}

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。他们应该各做各的事,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?

Observer设计模式介绍:

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。

利用事件实现该模式如下:

    public class HeaterEventArgs : EventArgs
    {
        private int temperature;
        public int Temperature
        {
            get { return temperature; }
            set { temperature = value; }
        }

        public HeaterEventArgs(int t)
        {
            temperature = t;
        }
    }

    public class Heater
    {
        public string Name { get; set; }

        private int temperature; // 水温

        public delegate void BoilWaterHandler(object sender, HeaterEventArgs e);
        public event BoilWaterHandler BoilWaterEvent;

        public Heater(string name)
        {
            Name = name;
        }

        // 烧水
        public void BoilWater()
        {
            Console.WriteLine("{0}:我开始烧水了!", Name);
            for (int i = 93; i <= 100; i++)
            {
                temperature = i;
                Thread.Sleep(1500);
                if (temperature > 95)
                {
                    BoilWaterEvent?.Invoke(this, new HeaterEventArgs(temperature));
                }
            }
        }
    }

    // 警报器
    public class Alarm
    {
        public string Name { get; set; }

        public Alarm(string name)
        {
            Name = name;
        }

        public void MakeAlert(object sender, HeaterEventArgs e)
        {
            if (e.Temperature < 100)
            {
                Console.WriteLine("{0}:嘀嘀嘀,水已经 {1} 度了:", Name, e.Temperature);
            }
           else
            {
                Console.WriteLine("{0}:呜呜呜,水已经 {1} 度了:", Name, e.Temperature);
            }
        }

    }

    // 显示器
    public class Display
    {
        public static string Name { get; set; }

        static Display()
        {
            Name = "京东方";
        }

        public static void ShowMsg(object sender, HeaterEventArgs e)
        { 
            //静态方法
            Console.WriteLine("{0}:水快烧开了,当前温度:{1}度。",Name, e.Temperature);
        }

    }

    public class ObserverDemo
    {
        public static void Run()
        {
            Heater heater = new Heater("海尔");
            Alarm alarm = new Alarm("嘟嘟");


            //警报器天网告诉热水器我对你的温度感兴趣,所以我向你注册,监视你烧水的温度
            heater.BoilWaterEvent += alarm.MakeAlert;

            //双警报器
            heater.BoilWaterEvent += new Alarm("嘀嘀").MakeAlert;


            //显示器告诉热水器我也对你的温度感兴趣,所以我向你注册,监视你烧水的温度
            heater.BoilWaterEvent += Display.ShowMsg;

            //开始烧水
            heater.BoilWater();
        }
    }
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