目錄
- 1 委託
- 1.1 簡介
- 1.2 操作使用
- 1.2.1 宣告委託（Delegate）
- 1.2.2 例項化委託（Delegate）
- 1.2.3 直接呼叫和invoke
- 1.2.4 Invoke 和 BeginInvoke
- 1.3 委託的多播
- 1.4 委託的匿名和lambda
- 1.4.1 匿名方法
- 1.4.2 lambda 表示式
- 1.5 內建委託
- 1.5.1 Action系列
- 1.5.2 Func 系列
- 1.5.3 Predicate
- 1.6 示例
- 2 事件
- 2.1 簡介
- 2.2 原理
- 2.2.1 講解
- 2.2.2 add 和 remove 訪問器
- 2.3 使用原生委託
- 2.4 自定義委託
- 2.4.1 宣告
- 2.4.2 操作
- 2.4.2.1 示例一
- 2.4.2.2 示例二
1 委託
1.1 簡介
C# 中的委託（Delegate）類似於 C 或 C++ 中函式的指標。委託（Delegate） 是存有對某個方法的引用的一種引用型別變數。引用可在執行時被改變。
委託（Delegate）特別用於實現事件和回撥方法。所有的委託（Delegate）都派生自 System.Delegate 類。
1.2 操作使用
1.2.1 宣告委託（Delegate）
委託宣告決定了可由該委託引用的方法。委託可指向一個與其具有相同標籤的方法。
例如，假設有一個委託：public delegate int MyDelegate (string s);
上面的委託可被用於引用任何一個帶有一個單一的 string 引數的方法，並返回一個 int 型別變數
宣告委託的語法如下：
delegate <return type> <delegate-name> <parameter list>
1.2.2 例項化委託（Delegate）
一旦宣告瞭委託型別，委託物件必須使用 new 關鍵字來建立，且與一個特定的方法有關。當建立委託時，傳遞到 new 語句的引數就像方法呼叫一樣書寫，但是不帶有引數。例如：
public delegate void printString(string s);
...
printString ps1 = new printString(WriteToScreen);
printString ps2 = new printString(WriteToFile);
下面的例項演示了委託的宣告、例項化和使用，該委託可用於引用帶有一個整型引數的方法，並返回一個整型值。
using System;
delegate int NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
class TestDelegate
{
static int num = 10;
public static int AddNum(int p)
{
num += p;
return num;
}
public static int MultNum(int q)
{
num *= q;
return num;
}
public static int getNum()
{
return num;
}
static void Main(string[] args)
{
// 建立委託例項
NumberChanger nc1 = new NumberChanger(AddNum);
NumberChanger nc2 = new NumberChanger(MultNum);
// 使用委託物件呼叫方法
nc1(25);
Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
nc2(5);
Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
Console.ReadKey();
}
}
}
結果：
Value of Num: 35
Value of Num: 175
注意：呼叫委託對應方法一般是透過invoke方法，但是從 C# 2.0 開始，委託的呼叫可以直接使用方法呼叫語法，而不需要顯式呼叫 Invoke 方法。
1.2.3 直接呼叫和invoke
雖然委託呼叫底層實際上是透過 Invoke 方法實現的，但語法上允許直接呼叫委託，就像呼叫普通方法一樣。換句話說，呼叫委託和直接呼叫 Invoke 方法是等效的。
假設我們有一個 Action 型別的委託：
Action action = () => Console.WriteLine("Hello, Delegate!");
直接呼叫委託：
action(); // 輸出: Hello, Delegate!
透過 Invoke 方法呼叫：
action.Invoke(); // 輸出: Hello, Delegate!
兩種方式的結果完全一樣，因為 () 是對委託物件 Invoke 方法的簡化語法糖。
為什麼允許直接呼叫？
簡潔性：如果每次呼叫都必須寫 .Invoke，程式碼顯得冗長。因此，C# 提供了直接呼叫語法，增強程式碼可讀性。語法糖：編譯器在編譯時會自動將直接呼叫委託語法轉換為 Invoke 方法的呼叫。
即：action();實際被編譯為：action.Invoke();- 優先推薦直接呼叫
直接呼叫的方式更加簡潔可讀，因此在大多數情況下，推薦使用action()而不是顯式呼叫action.Invoke()。
為什麼保留 Invoke 方法？雖然直接呼叫語法更方便，但在某些特殊場景下，顯式呼叫 Invoke 方法可能更合適：
反射場景：透過反射呼叫委託時，需要使用Invoke方法。動態場景：在動態生成程式碼或動態委託時，Invoke方法更明確。
using System;
using System.Reflection;
class Program
{
static void Main()
{
Action action = PrintMessage;
// 使用反射呼叫 Invoke
MethodInfo invokeMethod = action.GetType().GetMethod("Invoke");
invokeMethod.Invoke(action, null);
}
static void PrintMessage()
{
Console.WriteLine("Hello, Reflection!");
}
}
輸出：
Hello, Reflection!
1.2.4 Invoke 和 BeginInvoke
委託的 Invoke 和 BeginInvoke 方法分別用於同步和非同步呼叫委託。它們的主要區別體現在呼叫方式、執行緒管理和返回結果的處理上。
Invoke 和 BeginInvoke 的區別
| 特性 | Invoke | BeginInvoke |
|---|---|---|
| 呼叫型別 | 同步呼叫 | 非同步呼叫 |
| 執行緒阻塞 | 當前執行緒會阻塞，直到方法執行完成 | 當前執行緒不會阻塞 |
| 返回結果 | 直接返回方法的返回值 | 返回 IAsyncResult 物件，透過 EndInvoke 獲取返回值 |
| 異常處理 | 異常會直接在呼叫執行緒中丟擲 | 異常在呼叫 EndInvoke 時丟擲 |
| 執行緒使用 | 在呼叫執行緒上執行方法 | 線上程池中執行方法 |
| 使用場景 | 方法較快且呼叫執行緒不能被中斷時 | 方法較慢且需要非同步執行時 |
- Invoke：同步呼叫
定義：Invoke是同步呼叫，當前執行緒會等待方法執行完畢後再繼續執行後續程式碼。
特點：- 阻塞呼叫：呼叫執行緒會被阻塞，直到被呼叫的方法完成。
- 返回結果：直接返回被呼叫方法的返回值（如果有）。
- 異常處理：如果被呼叫的方法丟擲異常，異常會在呼叫執行緒中傳播。
// 定義一個委託
delegate int AddDelegate(int x, int y);
AddDelegate add = (x, y) => x + y;
// 同步呼叫
int result = add.Invoke(3, 4);
Console.WriteLine($"Result: {result}"); // 輸出：Result: 7
- BeginInvoke：非同步呼叫
定義：BeginInvoke是非同步呼叫，立即返回一個 IAsyncResult 物件，並不會阻塞呼叫執行緒。
特點：- 非阻塞呼叫：呼叫執行緒可以繼續執行其他程式碼，而被呼叫的方法在後臺執行緒中執行。
- 回撥機制：可以透過傳遞迴調方法或輪詢 IAsyncResult 物件來獲取結果。
需要顯式呼叫 EndInvoke 方法以獲取結果或處理異常。
// 定義一個委託
delegate int AddDelegate(int x, int y);
AddDelegate add = (x, y) =>
{
Console.WriteLine("Adding...");
System.Threading.Thread.Sleep(2000); // 模擬耗時操作
return x + y;
};
// 非同步呼叫
IAsyncResult asyncResult = add.BeginInvoke(3, 4, null, null);
// 主執行緒繼續執行其他任務
Console.WriteLine("Doing other work...");
// 獲取非同步呼叫結果
int result = add.EndInvoke(asyncResult);
Console.WriteLine($"Result: {result}"); // 輸出：Result: 7
BeginInvoke 的回撥，可以透過回撥函式在非同步操作完成後處理結果：
void CallbackMethod(IAsyncResult ar)
{
// 獲取委託例項
AddDelegate add = (AddDelegate)ar.AsyncState;
// 獲取結果
int result = add.EndInvoke(ar);
Console.WriteLine($"Result in Callback: {result}");
}
AddDelegate add = (x, y) =>
{
Console.WriteLine("Adding...");
System.Threading.Thread.Sleep(2000);
return x + y;
};
// 非同步呼叫並指定回撥函式
add.BeginInvoke(5, 7, CallbackMethod, add);
// 主執行緒繼續工作
Console.WriteLine("Doing other work...");
注意事項：
- BeginInvoke 使用執行緒池中的執行緒來執行方法，因此需要注意執行緒池的資源消耗。
必須呼叫 EndInvoke： - 呼叫 BeginInvoke 後，無論是否需要結果，都必須呼叫 EndInvoke，否則可能會導致資源洩漏。
- 推薦使用 Task 和 async/await：
- 在現代 C# 中，推薦使用 Task 和
async/await替代BeginInvoke和EndInvoke，因為它們更易讀且不易出錯。
1.3 委託的多播
委託物件可使用 + 運算子進行合併。一個合併委託呼叫它所合併的兩個委託。只有相同型別的委託可被合併。- 運算子可用於從合併的委託中移除元件委託。
使用委託的這個有用的特點，可以建立一個委託被呼叫時要呼叫的方法的呼叫列表。這被稱為委託的 多播（multicasting），也叫組播。
+ 和 - 運算子確實可以直接用於委託物件的合併和移除，但這和 += 和 -= 的用法有所不同。它們的區別主要在於運算場景和賦值方式。具體來說
+和-運算子：用於直接建立新的委託物件，不影響原始委託。它們不會修改原始委託，而是生成一個新的多播委託物件。- 使用
+合併兩個委託物件，生成一個新的多播委託。 - 使用
-從多播委託中移除一個委託，生成一個新的委託物件。
- 使用
+=和-=運算子：用於修改已有的委託例項，直接在原始變數上新增或移除委託。+=將一個委託新增到現有委託鏈上，結果賦給原變數。-=從現有委託鏈中移除一個委託，結果賦給原變數。
下面的程式演示了委託的多播：
using System;
delegate int NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
class TestDelegate
{
static int num = 10;
public static int AddNum(int p)
{
num += p;
return num;
}
public static int MultNum(int q)
{
num *= q;
return num;
}
public static int getNum()
{
return num;
}
static void Main(string[] args)
{
// 建立委託例項
NumberChanger nc;
NumberChanger nc1 = new NumberChanger(AddNum);
NumberChanger nc2 = new NumberChanger(MultNum);
nc = nc1;
nc += nc2;
// 呼叫多播
nc(5);
Console.WriteLine("Value of Num: {0}", getNum());
Console.ReadKey();
}
}
}
結果：
Value of Num: 75
注意：
在C#中，當使用+=運算子向委託新增方法時，有兩種方式是等效的：
- 顯式地建立一個新的委託例項並將其新增到現有的委託鏈中
myDelegate += new NumberChanger(AddNum); - 省略new 部分，直接新增方法。
C#編譯器會自動為您處理委託的例項化（如果必要的話）：myDelegate += AddNum
這兩種方式在功能上是完全相同的。從C# 2.0開始，第二種方式（省略new關鍵字和委託型別）變得更加流行，因為它更簡潔，並且減少了不必要的程式碼。
1.4 委託的匿名和lambda
二者比較：
| 特性 | 匿名方法 (delegate) | Lambda 表示式 |
|---|---|---|
| 語法簡潔性 | 較繁瑣，需要顯式寫出 delegate 關鍵字和引數列表 |
更簡潔，直接用 (引數) => {} 表達邏輯 |
| 表示式形式支援 | 不支援表示式形式，必須用 {} 包裹邏輯塊 | 支援表示式形式，單行邏輯可以省略 {} 和 return |
| 捕獲外部變數（閉包） | 支援 | 支援 |
| 語法風格 | 更接近傳統 C# 方法宣告 | 更現代、函數語言程式設計風格 |
| 語義清晰性 | delegate 明確表明它是匿名方法 |
使用 => 運算子，強調簡潔和函式式思想 |
1.4.1 匿名方法
匿名方法是透過使用 delegate 關鍵字建立委託例項來宣告的。
語法
delegate(parameters) { statement; }
例如：
delegate void NumberChanger(int n);
...
NumberChanger nc = delegate(int x)
{
Console.WriteLine("Anonymous Method: {0}", x);
};
程式碼塊 Console.WriteLine("Anonymous Method: {0}", x); 是匿名方法的主體。
委託可以透過匿名方法呼叫，也可以透過命名方法呼叫，即，透過向委託物件傳遞方法引數。
using System;
delegate void NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
class TestDelegate
{
static int num = 10;
public static void AddNum(int p)
{
num += p;
Console.WriteLine("Named Method: {0}", num);
}
public static void MultNum(int q)
{
num *= q;
Console.WriteLine("Named Method: {0}", num);
}
static void Main(string[] args)
{
// 使用匿名方法建立委託例項
NumberChanger nc = delegate(int x)
{
Console.WriteLine("Anonymous Method: {0}", x);
};
// 使用匿名方法呼叫委託
nc(10);
// 使用命名方法例項化委託
nc = new NumberChanger(AddNum);
// 使用命名方法呼叫委託
nc(5);
// 使用另一個命名方法例項化委託
nc = new NumberChanger(MultNum);
// 使用命名方法呼叫委託
nc(2);
Console.ReadKey();
}
}
}
1.4.2 lambda 表示式
在 C# 2.0 及更高版本中，引入了 lambda 表示式，它是一種更簡潔的語法形式，用於編寫匿名方法。並且 從 C# 2.0 開始對委託的例項化做了簡化，委託型別的例項化在某些情況下可以省略顯式使用 new 關鍵字
使用 lambda 表示式：
using System;
delegate void NumberChanger(int n);
namespace DelegateAppl
{
class TestDelegate
{
static int num = 10;
public static void AddNum(int p)
{
num += p;
Console.WriteLine("Named Method: {0}", num);
}
public static void MultNum(int q)
{
num *= q;
Console.WriteLine("Named Method: {0}", num);
}
static void Main(string[] args)
{
// 使用 lambda 表示式建立委託例項
NumberChanger nc = x => Console.WriteLine($"Lambda Expression: {x}");
// 使用 lambda 表示式呼叫委託
nc(10);
// 使用命名方法例項化委託
nc = new NumberChanger(AddNum);
// 使用命名方法呼叫委託
nc(5);
// 使用另一個命名方法例項化委託
nc = new NumberChanger(MultNum);
// 使用命名方法呼叫委託
nc(2);
Console.ReadKey();
}
}
}
1.5 內建委託
C# 提供了一些內建的泛型委託，可以覆蓋大部分常見場景，主要包括以下幾個
1.5.1 Action系列
Action 是一個用於定義沒有返回值的方法的委託。支援最多 16 個引數的過載。
Action action = () => Console.WriteLine("No parameters");
action();
Action<int, string> actionWithParams = (x, y) => Console.WriteLine($"x: {x}, y: {y}");
actionWithParams(10, "hello");
1.5.2 Func 系列
Func 是一個帶有返回值的泛型委託。最多支援 16 個輸入引數，最後一個泛型引數是返回值的型別，前面的泛型參數列示輸入引數
Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
int result = add(3, 5);
Console.WriteLine(result); // 輸出 8
1.5.3 Predicate
Predicate<T> 是一個返回 bool 的泛型委託，常用於過濾或條件判斷。
Predicate<int> isEven = x => x % 2 == 0;
bool check = isEven(4);
Console.WriteLine(check); // 輸出 True
1.6 示例
下面的例項演示了委託的用法。委託 printString 可用於引用帶有一個字串作為輸入的方法，並不返回任何東西。
我們使用這個委託來呼叫兩個方法，第一個把字串列印到控制檯，第二個把字串列印到檔案：
using System;
using System.IO;
namespace DelegateAppl
{
class PrintString
{
static FileStream fs;
static StreamWriter sw;
// 委託宣告
public delegate void printString(string s);
// 該方法列印到控制檯
public static void WriteToScreen(string str)
{
Console.WriteLine("The String is: {0}", str);
}
// 該方法列印到檔案
public static void WriteToFile(string s)
{
fs = new FileStream("c:\\message.txt", FileMode.Append, FileAccess.Write);
sw = new StreamWriter(fs);
sw.WriteLine(s);
sw.Flush();
sw.Close();
fs.Close();
}
// 該方法把委託作為引數，並使用它呼叫方法
public static void sendString(printString ps)
{
ps("Hello World");
}
static void Main(string[] args)
{
printString ps1 = new printString(WriteToScreen);
printString ps2 = new printString(WriteToFile);
sendString(ps1);
sendString(ps2);
Console.ReadKey();
}
}
}
結果：
The String is: Hello World
2 事件
2.1 簡介
C# 事件（Event）是一種成員，用於將特定的事件通知傳送給訂閱者。事件通常用於實現觀察者模式，它允許一個物件將狀態的變化通知其他物件，而不需要知道這些物件的細節。
事件（Event） 基本上說是一個使用者操作，如按鍵、點選、滑鼠移動等等，或者是一些提示資訊，如系統生成的通知。應用程式需要在事件發生時響應事件。例如，中斷。
C# 中使用事件機制實現執行緒間的通訊。
關鍵點：
- 宣告委託：定義事件將使用的委託型別。委託是一個函式簽名。
- 宣告事件：使用
event關鍵字宣告一個事件。 - 觸發事件：在適當的時候呼叫事件，通知所有訂閱者。
- 訂閱和取消訂閱事件：其他類可以透過
+=和-=運算子訂閱和取消訂閱事件。
事件模型五個組成部分：
- 事件的擁有者
- 事件成員
- 事件的響應者
- 事件處理器
- 事件訂閱--把事件處理器與事件關聯在一起，本質是一種以委託型別為基礎的
2.2 原理
2.2.1 講解
事件在類中宣告且生成，且透過使用同一個類或其他類中的委託與事件處理程式關聯。包含事件的類用於釋出事件。這被稱為 釋出器（publisher） 類。其他接受該事件的類被稱為 訂閱器（subscriber） 類。事件使用 釋出-訂閱（publisher-subscriber） 模型。
- 釋出器（
publisher） 是一個包含事件和委託定義的物件。事件和委託之間的聯絡也定義在這個物件中。釋出器類的物件呼叫這個事件，並通知其他的物件。 - 訂閱器（
subscriber） 是一個接受事件並提供事件處理程式的物件。在釋出器類中的委託呼叫訂閱器（subscriber）類中的方法（事件處理程式）
在C#中，通常使用+=運算子來訂閱事件，使用-=運算子來取消訂閱事件
2.2.2 add 和 remove 訪問器
自己定義事件的 add 和 remove 訪問器，從而控制事件訂閱和取消訂閱的具體行為。
下面的 EventHandler 是系統自帶 事件，不用宣告
public class EventDemo
{
private EventHandler _myEvent;
// 自定義事件
public event EventHandler MyEvent
{
add
{
Console.WriteLine("Adding a subscriber");
_myEvent += value;
}
remove
{
Console.WriteLine("Removing a subscriber");
_myEvent -= value;
}
}
public void TriggerEvent()
{
_myEvent?.Invoke(this, EventArgs.Empty);
}
}
class Program
{
static void Main()
{
EventDemo demo = new EventDemo();
EventHandler handler = (sender, e) => Console.WriteLine("Event triggered!");
// 訂閱事件
demo.MyEvent += handler; // 輸出: Adding a subscriber
// 觸發事件
demo.TriggerEvent(); // 輸出: Event triggered!
// 取消訂閱事件
demo.MyEvent -= handler; // 輸出: Removing a subscriber
}
}
自定義 add 和 remove 訪問器通常在以下場景中使用：
- 自定義訂閱邏輯：需要記錄訂閱者或對訂閱者進行篩選時。
- 執行緒安全：確保事件的訂閱和取消訂閱在多執行緒環境下安全。
- 限制訂閱數量：控制最多隻能有特定數量的訂閱者。
- 日誌記錄或除錯：每次事件訂閱或取消時記錄相關資訊。
注意事項：
- 事件是委託的包裝：事件是基於委託的，但它對委託的直接訪問進行了限制，提供了一種更安全的機制來管理委託呼叫。
- 事件預設行為：如果不需要特殊邏輯，直接使用預設的 add 和 remove，即可滿足大部分場景。
- 不要直接對事件賦值：只能透過
+=和-=訪問事件。直接賦值（如 MyEvent = null）是不允許的，除非是在宣告類內部。
2.3 使用原生委託
namespace EventExample
{
class Program
{
MyForm form = new MyForm();
// 寫此處原生對應的 事件可以先寫此處名字，讓visualstudio 自動生成對應引數型別的 事件
form.Click += form.FormClicked;
form.ShowDialog();
}
class MyForm : Form
{
internal void FormClicked(object sender,EventArgs e)
{
this.Text = DataTime.Now.ToString();
}
}
}
2.4 自定義委託
2.4.1 宣告
在類的內部宣告事件，首先必須宣告該事件的委託型別。
例如：
public delegate void BoilerLogHandler(string status);
然後，宣告事件本身，使用 event 關鍵字：
// 基於上面的委託定義事件
public event BoilerLogHandler BoilerEventLog;
上面的程式碼定義了一個名為 BoilerLogHandler 的委託和一個名為 BoilerEventLog 的事件，該事件在生成的時候會呼叫委託。
2.4.2 操作
2.4.2.1 示例一
以下示例展示瞭如何在 C# 中使用事件：
using System;
namespace EventDemo
{
// 定義一個委託型別，用於事件處理程式
public delegate void NotifyEventHandler(object sender, EventArgs e);
// 釋出者類
public class ProcessBusinessLogic
{
// 宣告事件
public event NotifyEventHandler ProcessCompleted;
// 觸發事件的方法
protected virtual void OnProcessCompleted(EventArgs e)
{
ProcessCompleted?.Invoke(this, e);
}
// 模擬業務邏輯過程並觸發事件
public void StartProcess()
{
Console.WriteLine("Process Started!");
// 這裡可以加入實際的業務邏輯
// 業務邏輯完成，觸發事件
OnProcessCompleted(EventArgs.Empty);
}
}
// 訂閱者類
public class EventSubscriber
{
public void Subscribe(ProcessBusinessLogic process)
{
process.ProcessCompleted += Process_ProcessCompleted;
}
private void Process_ProcessCompleted(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine("Process Completed!");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ProcessBusinessLogic process = new ProcessBusinessLogic();
EventSubscriber subscriber = new EventSubscriber();
// 訂閱事件
subscriber.Subscribe(process);
// 啟動過程
process.StartProcess();
Console.ReadLine();
}
}
}
說明
- 定義委託型別：
public delegate void NotifyEventHandler(object sender, EventArgs e);
這是一個委託型別，它定義了事件處理程式的簽名。通常使用EventHandler或EventHandler<TEventArgs>來替代自定義的委託。 - 宣告事件：
public event NotifyEventHandler ProcessCompleted;
這是一個使用 NotifyEventHandler 委託型別的事件。 - 觸發事件：
protected virtual void OnProcessCompleted(EventArgs e)
{
ProcessCompleted?.Invoke(this, e);
}
這是一個受保護的方法，用於觸發事件。使用 ?.Invoke 語法來確保只有在有訂閱者時才呼叫事件。
- 訂閱和取消訂閱事件：
process.ProcessCompleted += Process_ProcessCompleted;
訂閱者使用+=運算子訂閱事件，並定義事件處理程式 Process_ProcessCompleted。
2.4.2.2 示例二
using System;
namespace SimpleEvent
{
using System;
/***********釋出器類***********/
public class EventTest
{
private int value;
public delegate void NumManipulationHandler();
public event NumManipulationHandler ChangeNum;
protected virtual void OnNumChanged()
{
if ( ChangeNum != null )
{
ChangeNum(); /* 事件被觸發 */
}else {
Console.WriteLine( "event not fire" );
Console.ReadKey(); /* 回車繼續 */
}
}
public EventTest()
{
int n = 5;
SetValue( n );
}
public void SetValue( int n )
{
if ( value != n )
{
value = n;
OnNumChanged();
}
}
}
/***********訂閱器類***********/
public class subscribEvent
{
public void printf()
{
Console.WriteLine( "event fire" );
Console.ReadKey(); /* 回車繼續 */
}
}
/***********觸發***********/
public class MainClass
{
public static void Main()
{
EventTest e = new EventTest(); /* 例項化物件,第一次沒有觸發事件 */
subscribEvent v = new subscribEvent(); /* 例項化物件 */
e.ChangeNum += new EventTest.NumManipulationHandler( v.printf ); /* 註冊 */
e.SetValue( 7 );
e.SetValue( 11 );
}
}
}
結果：
event not fire
event fire
event fire