C#中的委托与事件笔记——进阶

一、委托基础

1. 委托类型
   • 在 C# 里能写出的所有委托基本上都是多播委托（MulticastDelegate），常规方式无法写出普通的委托（Delegate），底层实现中才可能出现 Delegate 类型。
   • 多播委托可以添加多个方法，使用 += 运算符添加方法，其内部的 invocationList 用于存储方法。

     当委托为普通委托时，invocationList 指向一个方法；为多播委托时，它是一个数组，可存储多个方法。

   • 可通过 GetInvocationList 方法获取 invocationList 中的所有委托，该方法返回一个 Delegate 数组。
2. 委托特性及问题
   委托内部存储了一个方法列表（数组），因此委托存在一些问题：

   • 调用报错中断：调用委托时，如果其中一个委托报错，后面的委托不会被调用。

   • 返回值问题：如果委托有返回值，注册多个方法时，调用委托（Invoke）的返回值会是最后一个方法的返回值。

   • 移除方法时间复杂度：使用 -= 运算符移除方法时，时间复杂度是 O(n)。

     从委托方法列表中Remove一个方法时，对该方法的查找是从后往前进行的

     若移除最早添加的方法，查找时间会显著增加。

   • 线程不安全：对委托数组的添加或删除操作没有提供线程锁，线程不安全。

     事件（对委托的一种封装）是线程安全的

3. 委托与函数指针的区别
   • 委托可以指向多个函数：委托可以指向多个函数，而函数指针做不到。
   • 委托可以指向同一函数多次：委托可以指向同一个函数多次，在调用时会按顺序多次调用该函数，函数指针无法实现。
   • 包含对象信息：在 C# 中，将方法添加到委托时，方法所在类的实例信息也会作为信息传递过去，委托的函数引用包含了方法所在对象的信息；而 C++ 中的函数指针只是函数的入口地址，不具备这些信息。
4. 委托的异步调用（几乎已弃用）
   • 委托提供了 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法用于异步调用，但在 .NET Core 及后续版本中不再使用。
   • 在旧版本中，BeginInvoke 会在另一个线程上运行任务，返回一个 IAsyncResult 类型，可通过其 IsCompleted 属性判断任务是否完成，使用 EndInvoke 结束调用并获取结果。现在通常使用 async/await 和 Task 进行异步编程。

   在 UI 开发（如 WinForm、WPF）中，控件的 Dispatcher 有 BeginInvoke 方法，但一般采用开多线程或异步任务，完成任务后回到 UI 线程操作控件或调用 Dispatcher.Invoke。

二、逆变与协变

1. 概念
   • 协变（Covariance）：把一个派生类转换为它的父类，通常可使用隐式转换。在委托中，若委托返回值类型为父类（如 object），可以添加返回值为派生类（如 string）的方法，这是允许的，即从派生类转为父类。
   • 逆变（Contravariance）：把一个父类对象转换为它的派生类，通常使用显式转换。在委托中，若委托参数类型为派生类（如 string），可以添加参数类型为父类（如 object）的方法，相当于把父类逆变成派生类。

   .NET 中原生的强类型委托除了Action和Func外，还包含一个Predicate（该委托并不常用），其返回值一定是布尔值，参数只能有一个int，常用于筛选，但在实际中，返回值为布尔值且参数为一个的lambda表达式通常会被转换为 Func 而非 Predicate。

2. 委托的逆变与协变：委托的逆变与协变指的是其传参以及返回值，泛型委托还提供了泛型逆变与协变，如 Action 中的 in 表示参数协变，IEnumerable 中的 out 表示参数逆变。
   

三、委托与接口的比较

如果委托是为了实现将函数作为参数进行传参的话，为什么不使用接口呢？

使用接口的缺点：

• 不灵活：使用接口传递不同形式参数时，需要定义多种接口，且必须有类去实现接口，繁琐且不实用。

  比如使用LINQ时，要频繁传入各种形式的函数

• 暴露公共成员：传递接口对象实际上是传递类的实例引用，可能会暴露类中的其他公共成员，引发不必要麻烦。
• 无法使用多播功能：接口无法像委托那样提供添加和删除等多播功能。
• 方法封装固定：类的方法封装好后难以定制更改，而匿名委托（如lambda表达式）可随时声明，能使用当前作用域下的变量，提供高度灵活性。
• 内置强类型委托丰富：C# 内置了很多强类型委托，如 Action、Func、Predicate 等，以及处理标准事件的 EventHandler，无需编写大量接口来满足不同参数和返回值需求。

四、事件

1. 事件的本质
   • 事件使用 event 加上委托类型和事件实例名称声明，实际上是一个语法糖：
     1. 事件将委托以私有变量的形式封装在类内，外部无法直接访问和调用 Invoke 方法。
     2. 事件对委托进行了封装，定义了 add 和 remove 两个方法，类似于属性的 get 和 set，用于合并和移除委托。
     3. 事件提供了线程安全性，在add与remove中使用 Interlocked.CompareExchange 进行线程锁操作。
2. 自定义事件

   • 可以像自定义属性一样自定义事件的 add 和 remove 方法。例如使用 List<Action> 存储委托，add 方法调用 List 的 Add 方法添加委托，remove 方法调用 List 的 Remove 方法移除委托，还可提供公共方法调用委托列表中的每个委托。但自定义时要注意多线程安全性问题，若不提供线程安全措施，在多线程环境下频繁进行 add 或 remove 操作可能会出现问题。

   • 在某些情况下，如 WPF 中使用 MVVM 模式实现 RelayCommand 类时，需要对事件的 add 和 remove 方法进行定制化，可使用 CommandManager 的静态事件 RequerySuggested 对传入的函数进行注册或删除。也可以进行一些特殊定制，但不具有实际意义，只是为了展示其可行性。
     

     运行结果为 3 method registered