.net開發筆記（十六） 對前部分文章的一些補充和總結

周見智發表於2013-09-11
筆記

補充有兩個：

  1. 一個是系列（五）中講到的事件程式設計（網址連結），該文提及到了事件程式設計的幾種方式以及容易引起的一些異常，本文補充“多執行緒事件程式設計”這一塊。
  2. 第二個是前三篇部落格中提及到的“泵”結構在程式設計中的應用，我稍微做一點補充。

總結有一個：

  1. 如果您善於總結和類比，您會發現世界好多東西其實都是一樣的。這部分主要理清楚框架時代中的框架和我們coder所寫程式碼之間的關聯。

下面是正文：

多執行緒事件程式設計

    系列（五）中提及到了事件在註冊和登出時，系統已經做了多執行緒處理，只是不太完美（以this為鎖物件，this是public的，鎖物件是不能對外公開的），後來透過自己定義鎖物件加鎖來實現的。可是該篇文章並沒有提到在類內部激發事件時可能引發的異常：

 1 class Subject
 2 {
 3      XXEventHandler _xx;
 4      object _xxSync = new Object();
 5      public event XXEventHandler XX
 6      {
 7          add
 8          {
 9               lock(_xxSync)
10               {
11                    _xx = (XXEventHandler)Delegate.Combine(_xx,value);
12               }
13          }
14          remove
15          {
16               lock(_xxSync)
17               {
18                   _xx = (XXEventHandler)Delegate.Remove(_xx,value);
19               }
20          }
21      }
22     protected virtual void OnXX(XXEventArgs e)
23     {
24          if(_xx != null)
25          {
26               _xx(this,e);
27          }
28     }
29    public void DoSomething()
30    {
31          // …
32          OnXX(new XXEventArgs(…));
33    }
34 }
View Code

如上程式碼所述，在多執行緒情況下，if(_xx != null)這行程式碼執行為true後，在執行下一行_xx(this,e);之前，_xx可能已經為null，引發異常理所當然。解決方法很簡單，照葫蘆畫瓢，在OnXX中加鎖，原始碼變為：

 1     protected virtual void OnXX(XXEventArgs e)
 2     {
 3          lock(_xxSync)
 4          {
 5             if(_xx != null)
 6             {
 7               _xx(this,e);
 8             }
 9          }
10     }
View Code

沒錯，這樣確實能解決激發事件時有可能引發的異常，但如果僅僅是為了說明該方法可以解決問題的話，我是不會特大篇幅來說明它的。我們來看另外一種巧妙解決方法：

1     protected virtual void OnXX(XXEventArgs e)
2     {
3          XXEventHandler xx = _xx;
4          if(xx != null)
5          {
6             xx(this,e);
7          }
8     }
View Code

如上程式碼所述，在判斷_xx是否為null之前，我們先用一個臨時變數代替它，之後將使用_xx的地方全部替換為xx。這樣，就不用擔心xx會由其它執行緒改變為null了，因為xx對其他執行緒不可見。這個原理很簡單，委託鏈是不可改變的（Delegates is immutable），也就是說，我們註冊或者登出事件時，並不是在原來的委託連結串列基礎上進行增加或者刪除節點，而是每次都是重新生成了一個全新連結串列再賦給委託變數。其實這個諸位可以找到規律，我們在註冊登出事件時，一般obj.Event+=…或者Event = Delegate.Combine(…) Event = Delegate.Remove()，可以看出，每次都是將一個全新的值賦給原來委託變數，並沒有在原來連結串列基礎上進行操作，因此，_xx和xx雖然同是指向同一連結串列，但是我們登出註冊事件時，只是讓_xx指向另外一個連結串列而已，原連結串列（xx）並沒有變。

    這個其實就是我們剛學習程式設計的時候，使用值傳遞呼叫方法時，實參將值傳遞給了形參，形參如果改變了（被重新賦值），實參的值是不會變的。指標（引用）也一樣，形參指向了另外一個物件，實參還是指向原來的物件。

“泵”結構的另外一種方式

    系列（十三）中（網址連結）講到，在泵結構中，如果在獲取資料環節直接處理資料容易降低獲取資料的效率，也就是說，最好不要一獲取到資料就處理它，因為處理資料大多數情況下是一個耗時過程，資料處理結束前，下一次“資料獲取”不能開始，影響獲取資料的效率。如下圖：

圖1

如圖所示，處理資料在泵迴圈體內，資料處理結束之前，緩衝區中的資料就會大量積累。我們當時的做法是，獲取資料後不馬上進行分析處理，而是先將資料寫入一個有序緩衝區，然後另建立“泵”去分析處理這些資料，這樣一來，不會影響資料獲取環節的效率。因此，諸位可以看見有三個“泵”（資料接收，資料分析，資料處理）聯合工作。

    事實上，太多“泵”協作工作也是會影響整個系統效率的，這就像多個人協同工作，雖然人多力量大，但是人多需要考慮同步共享資源、人跟人之間的協作能力等情況，這個好比“生產者消費者模式”，

圖2

當“生產者-緩衝區-消費者”這一結構過多時，資料從接收到最終被處理，是需要一個漫長的過程，因此，我們需要尋找一個平衡點。有兩種改進方式：

1）

圖3

如上圖，接收資料後，直接開啟非同步分析和處理過程。

2）

圖4

如上圖，資料接收後，將其寫入緩衝區，然後另外再開啟執行緒分析和處理資料，這個就把“資料分析”和“資料處理”合併在一塊了。這兩個嚴格來說耦合度比原來那個要高。

    注：在通訊程式設計中，圖3適合UDP通訊，因為UDP每次接受到的資料都是一個完整的資料包，資料接收後直接開始分析處理，圖4適合TCP通訊，因為TCP傳輸資料是以“流”格式傳輸的，並且每次接收到的資料不一定是完整的，我們必須先將接收到的資料按順序寫入一個有序的緩衝區中，然後再從緩衝區中提取完整的資料進行分析處理。

框架與客戶端程式碼之間的關係

    總結這個的主要原因是上次在網上看見有一個人問，使用基類引用指向一個派生類例項時，為什麼不能透過該引用訪問派生類中使用new關鍵字覆蓋基類的方法，而只能訪問到基類中的方法。我看了他給出的例項程式碼，發現其實根本就沒必要使用基類引用去指向派生類例項，純屬濫用。是的，好多時候我們不知道為什麼要那麼使用，只因為我們看見別人那樣用過，程式碼：

 1 class People
 2 {
 3 string _name;
 4 string _sex;
 5 // …
 6 public void Info()
 7 {
 8     ShowInfo();
 9 }
10 protected virtual void ShowInfo()
11 {
12     Console.WriteLine(“基本資訊  姓名:”+_name+” 性別:”+_sex);
13 }
14 }
15 class Student:People
16 {
17 //…
18 protected override void ShowInfo()
19 {
20     base.ShowInfo();
21     Console.WriteLine(“附加資訊  職業:學生”);
22 }
23 }
24 
25 class Teacher:People
26 {
27 //…
28 protected override void ShowInfo()
29 {
30     base.ShowInfo();
31     Console.WriteLine(“附加資訊  職業:教師”);
32 }
33 }
View Code

以上三個型別，現在假設我要輸出某一型別物件的資訊，該怎麼寫？

public void Func(People p)

{

    p.Info();

}

這是大多數人的寫法，理由很簡單，它既可以輸出Student的資訊也可以輸出Teacher的資訊，確實是這樣的，但是當你確定要輸出資訊的物件型別時（而且很多時候屬於這種情況），是沒必要這樣寫的，比如你確定要輸出資訊的物件型別為Student，那麼你完全可以這樣：

public void Func(Student s)

{

    s.Info();

}

    我真不明白為什麼你明明非常確定要使用哪個型別，卻偏偏要用基類引用代替派生類引用，就是因為大家常說的“依賴於抽象而非具體”嗎？這個話沒錯，但要看場合，當你不確定要使用哪個型別時，你可以用一個抽象引用（基類引用），當你已經非常確定了使用哪個型別時，你就沒必要再去使用一個抽象引用了，直接使用具體引用（派生類引用）。抽象引用能完成的東西，具體引用都能做到，反過來卻不成立，如果Student類中有一個public DoHomework()，你能用People型別的引用去訪問它嗎？你根本不能。

    因此，可以很大膽地說，“依賴於抽象而非具體”是一個迫不得已的結論，如果程式設計世界裡沒有那麼多的不確定，完全不需要這個結論，誰會去使用一個不確定性的東西呢？可是，事實上程式設計世界裡有太多的不確定，表現最為明顯的就是框架中，之所以框架中有那麼多的不確定性，那是因為通常情況下，框架具有“通用性”（沒有通用性的也就不叫框架了），也就是說，框架可以使用在多個場合下，而框架編寫者則完全不知道每個具體場合是什麼樣的，有哪些功能，每個功能怎麼實現的，既然不知道具體情況，那麼框架編寫者只有使用一系列抽象引用臨時代替了。

    現在既然不確定性無可避免，那麼，怎麼才能讓框架本身與客戶端程式碼（框架使用者編寫的程式碼）能夠很好的“協同工作”呢？此時，我們開啟我們發達的大腦，開始拼命想象，噴血聯想，協同工作？好像通訊中經常聽到的詞語，兩個遠端主機如果想要協同工作，雙方必須遵守同一個通訊協議，如下圖：

圖5

那麼，我們完全可以把“框架”當做服務端，框架使用者編寫的程式碼就為客戶端了，他們之間協同工作也應該遵守相同的協議，如下圖：

圖6

具體編碼中，這個協議就表現為介面（Interface）或基類（相對而言）這樣的東西，框架中使用這些東西訪問客戶端程式碼，客戶端程式碼也必須實現這些介面或者派生自這些基類。

     像框架這種依賴於抽象的做法在解決通用性的同時，還能最大限度降低耦合度，框架編寫者完全不用關心使用者的具體實現，使用者只要遵守協議，怎麼實現不歸框架管。           當然也有缺陷，就是框架只能透過事先規定的協議去訪問客戶端程式碼，客戶端程式碼中如果有協議之外的東西，框架是訪問不到的。這就要求框架編寫者在編寫框架的時候考慮充分，將所有有可能涉及到的東西都歸納到協議之中。

    本篇需結合前面三篇部落格（與“泵”有關的）一起閱讀。希望對各位有幫助。

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