C#进阶之路（一）：委托

一、什么是委托

　　简单说它就是一个能把方法当参数传递的对象，而且还知道怎么调用这个方法，同时也是粒度更小的“接口”（约束了指向方法的签名）。

　　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，是种将方法动态地赋给参数的做法。

　　用过C/C++的，对委托不会陌生，委托可以看成函数指针的升级版本！

　　函数指针简介：

　　下面是一段C程序，Calc就是定义的函数指针。

typedef int (* Calc)(int a, int b);

int Add(int a, int b)
{
int result = a + b;
return result;
}
main()
{
int x = 100;

int y = 200;

int z = 0;

Calc funcPoint1 = &Add;

z = funcPoint1(x, y);

printf("%d 
", z);
}

这段程序很好的体现了一切皆地址的思想，变量和函数都是地址。

直接调用和间接调用的效果是一致的，都是访问那个内存地址，委托相当于函数指针的升级版。

　　委托的简单案例

　　一个委托类型定义了该类型的实例能调用的一类方法，这些方法含有同样的返回类型和同样参数（类型和个数相同）。

委托是一个类，所以要在类声明的位置进行声明，而不是写在类里面，那样就写成嵌套类了。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;
　　　　//c 就是委托实例，
        int result = c(2);
        Console.Write(result);
        Console.ReadKey();
    }
}

二、委托的一般使用

2.1用委托实现插件式编程

　　我们可以利用“委托是一个能把方法作为参数传递的对象”这一特点，来实现一种插件式编程。

　　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);

//这里定义了一个委托
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) {
// Calculator c 是简单委托的变种写法，就是把实例化放在了形参定义的语句里
//但是这个实例化具体对应的是什么方法，只有真的传入参数的时候才知道！
        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);

...

2.2多播委托

一个委托实例不仅可以指向一个方法，还可以指向多个方法。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，+= 和 -= 对null是不会报错的，如：

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

　　为了更好的理解多播在实际开发中的应用，我用模拟瞬聘网的职位匹配小工具来做示例。在职位匹配过程中会有一段处理时间，所以在执行匹配的时候要能看到执行的进度，而且还要把执行的进度和执行情况写到日志文件中。在处理完一个步骤时，将分别执行两个方法来显示和记录执行进度。

　　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);
//线程暂停0.1s之后再继续运行程序！
            }
        }
    }
}

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：

 

看到这里，是不是发现你已然更加爱上C#了。

2.3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。(也就是要在内存中维护这个实例，也就是可能的内存泄漏)

　　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。

2.4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]);
    }
}

2.5Func 和 Action 委托

有了泛型委托，就有了能适用于任何返回类型和任意参数（类型和合理的个数）的通用委托，Func 和 Action。如下所示（下面的in表示参数，out表示返回结果）：

delegate TResult Func <out TResult> ();

delegate TResult Func <in T, out TResult> (T arg);

delegate TResult Func <in T1, in T2, out TResult> (T1 arg1, T2 arg2);

... 一直到 T16

delegate void Action ();

delegate void Action <in T> (T arg);

delegate void Action <in T1, in T2> (T1 arg1, T2 arg2);

... 一直到 T16

有了这样的通用委托，我们上面的Calculator泛型委托就可以删掉了，示例就可以更简洁了：

public static void Calculate<T>(T[] values, Func<T,T> c) {
    for (int i = 0; i < values.Length; i++)
        values[i] = c(values[i]);
}
//Func 是对delegate的一种简写，更简洁

Func 和 Action 委托，除了ref参数和out参数，基本上能适用于任何泛型委托的场景，非常好用。ACTION 和FUNC 最常用的两种委托，类库为我们准备好的！

　　action就是一种委托的简便写法，默认的是无返回值类型的方法，注意不要加括号，只是绑定地址，而不是执行！Func这种用来调用有返回值的委托！

直接调用方法，使用calculator.report();

间接调用，使用action.Invoke();

action();这种写法是为了模仿函数指针的写法。实际上还是默认调用invoke（）

上面的案例写的有些乱，而且是一种把func写入函数参数的类型，不容易理解，下面再用另一个案例

static void Main(string[] args)
{
    Func<string> RetBook = new Func<string>(FuncBook);
    Console.WriteLine(RetBook());
}
public static string FuncBook()
{
    return "送书来了";
}

无返回值

static void Main(string[] args)
{
    Action<string> BookAction = new Action<string>(Book);
    BookAction("百年孤独");
}
public static void Book(string BookName)
{
    Console.WriteLine("我是买书的是:{0}",BookName);
}

2.6委托的异步调用

1、显式异步调用

显式异步调用 thread  或者 task

 

2、隐式异步调用

使用委托进行隐式异步调用，begininvoke就是隐式异步调用，它会开发分支线程，他有两个参数。

aciont1.BeginInvoke(null, null);

EndInvoke

隐式调用也有两种，一种是不使用回调函数的，另一种是使用的。

不使用回调函数

namespace delegate3
{
    class Program
    {
        //public delegate int AddHandler(int a, int b);
        public class Cal
        {
            public static int Add(int a, int b)
            {
                Console.WriteLine("开始计算：" + a + "+" + b);
                Thread.Sleep(3000); //模拟该方法运行三秒
                Console.WriteLine("计算完成！");
                return a + b;
            }
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("===== 异步调用 AsyncInvokeTest =====");
            //AddHandler handler = new AddHandler(Cal.Add);
            //IAsyncResult: 异步操作接口(interface)
            //BeginInvoke: 委托(delegate)的一个异步方法的开始
            //IAsyncResult result = handler.BeginInvoke(1, 2, null, null);
            Console.WriteLine("继续做别的事情。。。");

            Func<int,int,int> RetBook = new Func<int,int,int>(Cal.Add);
            //RetBook.BeginInvoke(1, 2);
            IAsyncResult result = RetBook.BeginInvoke(1, 2, null, null);
            //异步操作返回
            Console.WriteLine(RetBook.EndInvoke(result));
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

使用回调函数

namespace CallBack
{ 
    public delegate int AddHandler(int a, int b);
    public class Cal
    {
        public static int Add(int a, int b)
        {
            Console.WriteLine("开始计算：" + a + "+" + b);
            Thread.Sleep(3000); //模拟该方法运行三秒
            Console.WriteLine("计算完成！");
            return a + b;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("===== 异步回调 AsyncInvokeTest =====");
            AddHandler handler = new AddHandler(Cal.Add);
            //异步操作接口(注意BeginInvoke方法的不同！)
            IAsyncResult result = handler.BeginInvoke(1, 2, new AsyncCallback(回调函数), "AsycState:OK");
            Console.WriteLine("继续做别的事情。。。");
            Console.ReadKey();
        }
        static void 回调函数(IAsyncResult result)
        {
            //result 是“加法类.Add()方法”的返回值
            //AsyncResult 是IAsyncResult接口的一个实现类，空间：System.Runtime.Remoting.Messaging
            //AsyncDelegate 属性可以强制转换为用户定义的委托的实际类。
            AddHandler handler = (AddHandler)((AsyncResult)result).AsyncDelegate;
            Console.WriteLine(handler.EndInvoke(result));
            Console.WriteLine(result.AsyncState);
        }
    }
}

三、委托的缺点

 

引用了某个方法，那么这个方法在内存中就不能释放了，一旦释放，委托就不能调用这个方法，所以委托有可能造成内存泄漏。（静态方法不存在这个问题）