C# 委托和事件 与 观察者模式(发布-订阅模式)讲解 by天命

Posted 2020-08-19 天天天命

使用面向对象的思想 用c#控制台代码模拟猫抓老鼠

 

我们先来分析一下猫抓老鼠的过程

1.猫叫了

2.所有老鼠听到叫声,知道是哪只猫来了

3.老鼠们逃跑,边逃边喊:"xx猫来了,快跑啊!我是老鼠xxx"

 

一  双向耦合的代码

 

首先需要一个猫类Cat 一个老鼠类Rat 和一个测试类Program

老鼠类的代码如下

//老鼠类
public class Rat
{
    public string Name { get; set; } //老鼠的名字
    public Cat MyCat { get; set; } //老鼠遇到的猫

    //老鼠逃跑的方法
    public void Run()
    {
        Console.WriteLine(MyCat.Name +
            "猫来了,大家快跑!!我是" + Name);
        //打印出信息 包含了猫的名字和老鼠本身的名字
    }

    //带参和无参构造
    public Rat() { }
    public Rat(string name, Cat cat)
    {
        this.Name = name;
        this.MyCat = cat;
    }
}

 

要让猫叫的时候依次打印出老鼠的逃跑方法,需要在Cat类里添加一个存放Rat对象的集合

Cat类的代码如下

public class Cat
{
    public string Name { get; set; } //猫的名字
    List<Rat> list = new List<Rat>(); //存放Rat对象的集合

    //为集合增加老鼠
    public void Add(Rat rat)
    {
        list.Add(rat);
    }

    //移除
    public void Remove(Rat rat)
    {
        list.Remove(rat);
    }

    //猫叫的方法
    public void Shout()
    {
        Console.WriteLine("喵喵喵!");
        //如果集合非空,循环执行每只老鼠的Run()方法
        if (list != null)
        {
            foreach (Rat item in list)
            {
                item.Run();
            }
        }
    }

    public Cat() { }
    public Cat(string name)
    {
        this.Name = name;
    }
}

 

在Main方法中,我们需要构建几个Rat对象和一个Cat对象,将Rat对象添加到Cat对象的集合中,调用Cat对象的Shout方法

代码如下

static void Main(string[] args)
{
    //构建一个Cat对象和两个Rat对象 老鼠遇到的猫是构建的cat
    Cat cat = new Cat("Tom");
    Rat rat1 = new Rat("Jerry", cat);
    Rat rat2 = new Rat("TaoQi", cat);

    //调用猫类的Add方法添加老鼠对象
    cat.Add(rat1);
    cat.Add(rat2);

    //调用猫的Shout方法
    cat.Shout();

    Console.ReadKey();
}

 

运行结果如下

 

 

 

这样的代码缺陷很明显,Cat类和Rat类紧密耦合

猫可能不止要抓老鼠 还要抓小鸟

当然不止是猫会抓 也可能狗拿耗子多管闲事

于是我们可以把猫和狗提出来 继承自一个抽象类Pet

抓捕的小动物老鼠和小鸟没有什么关系 但是都能(逃)跑

先不去管小鸟是飞,我们把它们称作 可以跑的 都实现一个IRunable接口

 

 

二  观察者 模式(发布-订阅模式)

 

修改后的代码如下

新增抽象类Pet ,猫类继承自Pet   (猫类的代码变化不大 略去不写

 

public abstract class Pet
{
    public List<IRunable> list = new List<IRunable>();
    public void Add(IRunable i)
    {
        list.Add(i);
    }

    public void Remove(IRunable i)
    {
        list.Remove(i);
    }

    public abstract void Shout();
}

 

 

接口IRubable 里面定义一个Run方法

public interface IRunable
{
void Run();
}

 

老鼠Rat和鸟Bird两个类都实现了这个接口

以Bird为例 代码如下

class Bird : IRunable
{
    //鸟的名字和遇到的猫
    public string Name { get; set; }
    public Cat MyCat { get; set; }

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine(MyCat.Name + "猫来了,快跑吧!我是小鸟" + Name);
    }

    public Bird() { }
    public Bird(string name, Cat cat)
    {
        this.Name = name;
        this.MyCat = cat;
    }
}

 

 

Rat类的代码几乎没有变化

那么在Main方法中也只需要稍作修改,增加一个Bird对象 略去不写 执行后的结果如下

 

 

 以上猫抓老鼠的例子实际上就是用了一个设计模式:观察者模式

观察者模式又名发布-订阅模式(Publish-Subscribe)

 

1.Subject类 (通知者 主题)
//抽象类 里面有一个Observer类集合
把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集里,每个主题都可以有多个观察者.抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察着对象

2.Observer类 (观察者)
//抽象类
抽象观察者,为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题的更新时提醒自己

3.ConcreteObserver类
//父类是Observer类
具体观察者,实现抽象观察者角色所需求的更新接口,以便使本身的状态与主题的状态相协调

4.ConcreteSubject类
//父类是Subject
具体主题,将有关状态存入具体观察者对象,在具体主题的内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知

 

 

观察者模式的特点

 

1.一个主题可以有任意数量依赖他的观察者,一旦主题的状态发生改变,所有观察者都可以得到通知
2.主题发出通知不需要知道具体观察者
3.具体观察者也不需要知道其他观察者的存在

 

但是

将一个系统分割成一系列相互作用的类有一个很不好的副作用,就是需要维护相关对象间的一致性,使得各个类紧密耦合,这样会给维护,扩展和重用都带来不便

 

应用时机:

当一个对象的改变需要同时改变其他对象的时候使用观察模式
不知道具体有多少对象有待改变时,应考虑使用观察者模式
一个抽象模型有两个方面,其中一个方面依赖于另一个方面

 

 

三 委托

 

举个栗子 正如之前所说,老鼠会跑Run,小鸟会飞Fly,这根本是两个毫不相干的方法

但是的确有相同点--它们的返回值类型都是空,传进的参数列表也都为空

 

我们怎么样能把这两个不相关的类Bird和Rat的对象都装到Cat中去,再判断是哪个类依次调用它们的方法?

其实我们可以直接拿出它们的方法来装到Cat中去.

 

 

//委托
委托是什么?
和类一样是一种用户自定义类型
委托提供了方法的抽象

 

委托存储的是一系列具有相同签名和返回值类型的方法的地址,调用委托的时候,委托包含的所有方法将被执行

 

1.定义委托
访问修饰符 delegate 返回值类型 委托名(参数列表);

public delegate void MyDel(int x);

 

 

2.声明和初始化
委托名 委托对象名;
委托对象名=new 委托名(类名.方法名);

MyDel del;
del=new MyDel(Cat.Shout);

 

委托名=方法名
del=Cat.Shout;

 

3.委托的运算
委托可以使用额外的运算符来组合.这个运算最终会创建一个新的委托,其调用列表是两个操作数的委托调用列表的副本连接.委托是恒定的,操作数委托创建后不会被改变,委托组合拷贝的是操作数的副本
MyDel del2=Cat.Catch;
MyDel del3=del+del2;

 

使用+=为委托新增方法
使用-=为委托移除方法
del+=Cat.Catch;
del-=Cat.Shout;

 

4.委托调用

if(del!=null){
    del();//委托调用
}

 

 

5.匿名方法
匿名方法是在初始化委托时内联声明的方法
delegate(参数){代码块}

delegate int MyDel(int x);
MyDel del=delegate(int x){
    return x;
};

//匿名方法不声明返回值

 

Lambda表达式
用来简化匿名方法的语法

MyDel del1 = (int x) => {return x;};

在参数列表和匿名方法之间放置Lambda运算符=>
Lambda运算符读作 goes to

MyDel del1 = x => {return x};
MyDel del1 = x => x;

 

 

定义委托像定义枚举一样,可以定义在类的外部

然后在类中可以创建委托的对象

比如 修改后的我们的程序

(只是一个测试 不写的很详细了 还是拿猫和老鼠举例子 猫类和老鼠类 以及定义的委托的代码如下)

 

//定义一个委托 名叫CatShoutEventHandler 没有返回值 参数列表为空
public delegate void CatShoutEventHandler();

//猫类
public class Cat
{
    //在猫类里定义一个该委托的对象CatShout
    public CatShoutEventHandler CatShout;

    public void Shout()
    {
        Console.WriteLine("喵喵喵");
        //判断委托内是否为空,若不为空,执行该委托
        if (CatShout != null)
        {
            CatShout();
        }
    }
}

//老鼠类
public class Rat
{
    public string Name { get; set; } //老鼠的名字

    //老鼠的逃跑方法
    public void Run()
    {
        Console.WriteLine(Name + "跑了!");
    }

    //无参和带参构造
    public Rat() { }
    public Rat(string name)
    {
        this.Name = name;
    }
}

 

那么接下来就是我们的Main方法

static void Main(string[] args)
{
    //构建一个猫对象和两个老鼠对象
    Cat cat = new Cat();
    Rat rat1 = new Rat("Jerry");
    Rat rat2 = new Rat("TaoQi");

    //向cat的委托对象CatShout中依次添加老鼠对象的Run方法
    //注!!添加的是整个方法 不需要加括号
    cat.CatShout += rat1.Run;
    cat.CatShout += rat2.Run;

    //调用cat的Shout方法
    cat.Shout();
    Console.ReadKey();
}

 

运行结果是这样的

 

 

然而 然而 然而

比如说我来做一个很贱的操作

在Main方法中来一个 cat.CatShout=null;

好了 不管Cat类中的CatShout有没有初始值或者有没有赋值过都没了

 

我们知道面向对象的的三大特征 封装,继承,多态

我们一样可以把委托封装起来,以控制它的访问权限

这就是事件

 

 

四 事件

 

事件(Event)是一个用户操作,或是一些特定的出现情况.应用程序需要在事件发生时响应事件

事件在类中声明且生成,且通过使用同一个类或者其他类中的委托与时间处理程序关联

 

声明事件
在类的内部声明事件,首先必须声明该事件的委托类型

public delegate void CatShoutEventHandler();

然后声明事件本身,使用 event 关键字

public event CatShoutEventHandler CatShout;

上面的代码定义了一个名为CatShoutEventHandler的委托和一个CatShout的事件,该事件在生成时会调用委托

声明事件后可以实例化事件,注册函数到事件解除事件函数注册方法

CatShout+=new CatShoutEventHandler(rat.Run);
CatShout+=rat2.Run;//将函数Run注册到事件CatSHout上

 在使用事件的时候,如果在封装类的外部,则该事件只能出现在+=或-=的左边

 

所以 用事件封装过的代码我们再来一遍

 

额..好像顺理成章的就写了下去

代码就这里变了一行 唯一的变化就是多了个event关键字

我们在这里使用了一个高大上的工具 reflector

将我们的代码反编译之后,可以看到CatShout这个事件其实做了两件事

里面有两个方法 一个是add_CatShout(CatShoutEventHandler)  另一个是remov_Cat(CatShoutEventHandler)

分别对应这个事件的运算符号 +=  和 -=

所以其实事件就是相当于对委托的封装

 

 

 

五 Object sender和EventArgs e

 

 

然而我又要找问题了,我们翻回去看要求

有一点是老鼠知道猫的名字,要调用猫对象的Name属性,我们现在试着给猫加上这个属性

public string Name { get; set; }

我们要排除Cat类与Rat类的耦合,所以不能在Rat类中存放一个Cat对象

当然我们可以在老鼠的Run方法中增加传进去一个Cat对象,但是这样需要定义一个这个程序自己使用的委托类型

 

系统已经有一些定义好的委托类型

public delegate void Action();
public delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);

第一个委托叫Action 它是没有参数 没有返回值类型的

第二个叫做EventHandler 它有两个参数 Object类型的sender 和 EventArgs类型的e

第一个还好,第二个,我去,这是什么东西啊?

其实第二个这个委托类型我们都十分熟悉 因为在winForm窗体应用程序中,控件生成的方法就带着这两个参数 

我们一般把触发事件的整个对象封装成Object类型 做第一个参数

而第二个参数呢 我们首先需要知道什么是EventArgs

 

    [Serializable, ComVisible(true), __DynamicallyInvokable]
    public class EventArgs
    {
        [__DynamicallyInvokable]
        public static readonly EventArgs Empty = new EventArgs();
    }

 

这是代码 首先我们知道了,这是个类

是系统定义的类,里面只有一个静态的readonly的自身变量 为空

也就是通过调用这个静态方法来返回一个新的(空的)EventArgs本身

 

要弄懂它,我们来先看一个例子

这是WinForm窗体中的TreeView的事件对应在窗体类中生成的方法

 private void tvList_AfterSelect(object sender, TreeViewEventArgs e)

我们可以看到 诶 诶 里面传进去的第一个参数没错是object sender 然而第二个变成了TreeViewEventArgs类型的e

那这个TreeViewEventArgs是什么东西呢

首先没错的是它继承自EventArgs

然后它加多了许多方法,我们知道的是它可以返回我们当前选中的那个节点(而sender则代表的是整个TreeView控件)

sa,我们可以把要用到的一些属性封装到EventArgs之中 来排除两个类的耦合

 

应用到猫和鼠的例子中去,我们最后的代码是这样子的

 

//自定义的CatShoutEventArgs类,继承自EventArgs
//用作保存Cat对象的Name属性,还可以扩展其他的功能
public class CatShoutEventArgs : EventArgs
{
    public string CatName { get; set; }
    public CatShoutEventArgs(string name)
    {
        this.CatName = name;
    }
}

//定义一个委托 名叫CatShoutEventHandler 
public delegate void CatShoutEventHandler
            (object sender,CatShoutEventArgs e);

//猫类
public class Cat
{
    public string Name { get; set; } //猫的名字

    //在猫类里定义一个事件CatShout,返回值类型是定义的委托
    public event CatShoutEventHandler CatShout;

    public void Shout()
    {
        Console.WriteLine("喵喵喵");
        //判断委托内是否为空,若不为空,执行该委托
        if (CatShout != null)
        {
            //new一个CatShoutEventArgs类,传入参数是自身的Name
            CatShoutEventArgs e = new CatShoutEventArgs(Name);
            //执行CatShout事件,传入自身和e
            CatShout(this, e);
        }
    }

    //无参和带参构造
    public Cat() { }
    public Cat(string name)
    {
        this.Name = name;
    }
}

//老鼠类
public class Rat
{
    public string Name { get; set; } //老鼠的名字

    //老鼠的逃跑方法
    public void Run(object sender, CatShoutEventArgs e)
    {
        //打出一句话,包括了猫的名字和老鼠的名字
        Console.WriteLine(e.CatName + "来了! " + Name + "跑了!");
    }

    //无参和带参构造
    public Rat() { }
    public Rat(string name)
    {
        this.Name = name;
    }
}

嗯 然后Program类中的Main方法并不需要改动

为了视觉效果,我再放上来一遍

static void Main(string[] args)
{
    //构建一个猫对象和两个老鼠对象
    Cat cat = new Cat("Tom");
    Rat rat1 = new Rat("Jerry");
    Rat rat2 = new Rat("TaoQi");

    //向cat的委托对象CatShout中依次添加老鼠对象的Run方法
    //注!!添加的是整个方法 不需要加括号
    cat.CatShout += rat1.Run;
    cat.CatShout += rat2.Run;

    //调用cat的Shout方法
    cat.Shout();
    Console.ReadKey();
}

 

好了 好了 最后的最后 看看我们程序的运行效果吧

 

 

by天命 2016.11.9