C# 委托原理刨析，外加和事件对比

什么是委托

委托是一种引用类型，表示对具有特定参数列表和返回类型的方法的引用。 在实例化委托时，你可以将其实例与任何具有兼容参数和返回类型的方法进行绑定。 你可以通过委托实例调用方法。

简单的理解，委托是方法的抽象类，它定义了方法的类型，可以实例化。和普通的类一样，可以申明变量进行赋值，可以当作参数传递，可以定义成属性。

委托具有以下属性：

• 委托类似于 C++ 函数指针，但委托完全面向对象，不像 C++ 指针会记住函数，委托会同时封装对象实例和方法。
• 委托允许将方法作为参数进行传递。
• 委托可用于定义回调方法。
• 委托可以链接在一起；具备单播、多播功能。
• 方法不必与委托类型完全匹配。 有关详细信息，请参阅使用委托中的变体。
• 使用 Lambda 表达式可以更简练地编写内联代码块。 Lambda 表达式（在某些上下文中）可编译为委托类型。

1.委托基础介绍

1.1 delegate委托的声明

使用 delegate 关键字,定义具体的委托类型，Delegate至少0个参数，至多32个参数，可以无返回值，也可以指定返回值类型。

查看代码

namespace ConsoleApp.DelegateTest
{
    //例：表示无参数，无返回。
    public delegate void MethodtDelegate();
    //例：表示有两个参数，并返回int型。
    public delegate int MethodtDelegate(int x, int y);
}

方法绑定，进行调用

查看代码

static void Main(string[] args)
        {
            MethodtDelegate methodt = Test;
            //例1：直接调用
            methodt(1,2);
            //例2：假设作为参数传递，进行调用。比如回调函数场景
            InvokeTest(methodt);
        }
        public static int Test(int a, int b)
        {
            return a + b;
        }
        public static void InvokeTest(MethodtDelegate methodt)
        {
            //以下两种方式都可以调用
            var sum = methodt(1, 2);
            var sum = methodt.Invoke(1, 2);
        }

1.2 Action 和 Func 背景

抽象的 Delegate 类提供用于松散耦合和调用的基础结构，但是这样看来，引发一个问题，无论何时需要不同的方法参数，这都会创建新的委托类型。 一段时间后此操作可能变得繁琐。 每个新功能都需要新的委托类型，幸运的是，没有必要这样做，框架已经帮我们定义Action 和 Func 类，我们可以直接申明进行使用

1.3 Action<T> 类

Action是无返回值的泛型委托。Action 委托的变体可包含多达 16 个参数，如 Action<T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12,T13,T14,T15,T16>。 重要的是这些定义对每个委托参数使用不同的泛型参数，这样可以具有最大的灵活性。框架源码，如图：

使用就很方便了，我们只需要直接申明委托类型进行使用，例：

查看代码

//例：表示有传入参数int,string,bool无返回值的委托
Action<int,string,bool> 

1.4 Func<T> 类

Func 委托的变体可包含多达 16 个输入参数，如 Func<T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12,T13,T14,T15,T16,TResult>。 按照约定，返回结果的类型始终是所有 Func 声明中最后一个参数的类型，利用out类型参数实现。

Func是有返回值的泛型委托，func至少0个参数，至多16个参数，根据返回值泛型返回。必须有返回值，不可void。框架源码，如下：

使用就很方便了，我们只需要直接申明委托类型进行使用，例：

查看代码

//表示无参，返回值为int的委托，
Func<int>
//表示传入参数为object, string 返回值为int的委托
Func<object,string,int> 

2. 委托实战案例

我这里就做一个多播案例，帮助大家理解，其实.NET core 日志框架和其他第三方日志框架，差不多就是这种套路

2.1 定义Logger类

这个类我们的定义好委托和调用委托的方法。

查看代码

    public static class Logger
    {
        public static Action<string> WriteMessage;

        public static void LogMessage(string msg)
        {
            WriteMessage(msg);
        }
    }

2.2 定义文件记录器

一个写入文件的，文件记录器

查看代码

    public class FileLogger
    {
        public FileLogger()
        {
            Logger.WriteMessage += LogMessage;
        }

        public void DetachLog() => Logger.WriteMessage -= LogMessage;
        // make sure this can't throw.
        private void LogMessage(string msg)
        {
            try
            {
                Console.WriteLine($"FileLogger\t{msg}");
            }
            catch (Exception)
            {
                // Hmm. We caught an exception while
                // logging. We can't really log the
                // problem (since it's the log that's failing).
                // So, while normally, catching an exception
                // and doing nothing isn't wise, it's really the
                // only reasonable option here.
            }
        }
    }

2.3 定义数据库记录器

一个写入不同数据库的，数据库记录器

查看代码

   public class DBLogger
    {
        private readonly string name;
        public DBLogger(string name)
        {
            this.name = name;
            Logger.WriteMessage += LogMessage;
        }

        public void DetachLog() => Logger.WriteMessage -= LogMessage;
        // make sure this can't throw.
        private void LogMessage(string msg)
        {
            try
            {
                Console.WriteLine($"DBLogger{name}\t{msg}");
            }
            catch (Exception)
            {
                // Hmm. We caught an exception while
                // logging. We can't really log the
                // problem (since it's the log that's failing).
                // So, while normally, catching an exception
                // and doing nothing isn't wise, it's really the
                // only reasonable option here.
            }
        }
    }

以上两个代码逻辑，博主就不介绍了，就用一个控制台输出，代表业务代码了

2.4 测试

测试一下，广播和委托删除效果

查看代码

static void Main(string[] args)
        {
            //添加一个文件记录器和两个数据库记录器
            new FileLogger();
            new DBLogger("DB1");
            var a = new DBLogger("DB2");
            //调用委托
            Logger.LogMessage("add失败");

            //删除此数据库记录器
            a.DetachLog();
            Console.WriteLine("======DetachLogDB2========");
            //调用委托
            Logger.LogMessage("add失败");
        }

运行效果：

在实际项目中，大家就自行发挥

3. 委托变量捕获

3.1效果演示

说到委托，博主也把这个重要的知识点讲解一下，这个知识点很多人可能不知道或者踩过坑，但掌握了这个知识点其实可以实现一些比较花哨功能。

这里博主就用一个案例进行体现变量捕获，这里代码博主就用 lambda 表达式 进行简写，不太熟悉的可以通过链接跳转进行学习。

逻辑就是，简单的累计一下数量，通过最终的值体现。这里博主分别申明两个整数型变量，通过两个委托分别累计，然后看各自的值。两个委托区别就是传值方式的不同。

查看代码

        static void Main(string[] args)
        {
            int count1 = 0;//委托1的参数
            int count2 = 0;//委托2的参数
            //实例化委托1
            Action<int> action1 = (p) =>
            {
                p++;
                Console.WriteLine("action1：" + p);
            };
            //实例化委托2
            Action action2 = () =>
            {
                count2++;
                Console.WriteLine("action2：" + count2);
            };
            //循环5此
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                action1(count1);//调用委托1
                action2();//调用委托2
                Console.WriteLine("---------------------------分割线");
            }
            Console.WriteLine("count1 最终值：" + count1);
            Console.WriteLine("count2 最终值：" + count2);
        }

测试效果：

大家发现没？逻辑代码一下，只是参数传递方式不一样，结果截然不同：

委托1的方式：不改变变量的值，方法之间是不共享这个参数的。这种很容易理解，就和我们调用普通方法一样，变量是值类型，是拷贝了一个副本传给了方法进行使用

委托2的方式：改变变量的值，方法之间是共享这个参数的。这种就像引用类型参数一样，是不是很神奇，难道是利用了ref关键字实现的？

3.2原理刨析

其实没有大家想学的那么神秘，委托之所以使用方式和类无异，是因为它本身就是一个类，只是这个过程的定义由编译器帮我们做了，我们只需要使用C#的语法糖。接下来博主就带大家揭开委托的神秘面纱。

3.2.1 委托真实面貌

博主就简单写了一个委托，然后通过IL DASM工具查看IL代码

查看代码

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int b = 888888888;
            Func<int> action = () =>
            {
                return b++;
            };
            var a = action.Invoke();
        }
    }

3.2.2模拟委托调用过程

查看代码

    internal class Program
    {
        public class DisplayClass
        {
            public int b;
            public int Invoke()
            {
                return b++;
            }
        }
        public class _Func<T>
        {
            private readonly DisplayClass displayClass;
            public _Func(DisplayClass display)
            {
                displayClass = display;
            }
            public T Invoke()
            {
                object b = displayClass.Invoke();
                return (T)b;
            }
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            var display = new DisplayClass();
            display.b = 888888888;
            var actionTest = new _Func<int>(display);
            var a = actionTest.Invoke();
        }
    }

大家发现没，最终的IL代码一模一样。也就说，委托就是编译器帮我们把func编译成一个带invoke函数的func类和生成一个装捕获的变量和函数体的类，然后通过构造函数将对象引用和函数指针(获取指针就是大家所说的把非托管指针压入当前栈)传给func类的实例化。然后最终调用的时候，委托类的invoke函数会去调用真正的函数。就这样完成了对函数的抽象。

3.2.3 委托变量生命周期

现在大家是不是对委托有了一定的理解了，而委托涉及到的捕获变量和参数变量，生命周期就说得通了，也知道为啥委托改变了变量，能通知到原本的变量，因为对变量就行了类的装箱，打包成了一个一个引用类型，那方法外部当然知道变量的值被改变了，因为大家都是拿着引用对象的地址呀。下面做个生命周期小总结：

• p变量是普通变量，当方法被销毁时，它就会被销毁。
• count2变量是捕获变量，当委托实例被销毁时，它才会被销毁。

4. 事件

其实讲完委托，事件就很容易理解了， 博主就简单讲解一下，如果大家有需要，博主就再写一篇详细的讲解。

事件：实际上，事件是建立在对委托的语言支持之上的一种设计而已。

4.1 事件定义语法

/定义一个委托
4     public delegate void delegateRun();
5     //定义一个事件
6     public event delegateRun eventRun;

简单的说，事件可以看作是一个委托类型的变量

4.2委托和事件共性：

它们都提供了一个后期绑定方案：在该方案中，组件通过调用仅在运行时识别的方法进行通信。 它们都支持单个和多个订阅服务器方法。 也就是单播和多播支持。 二者均支持用于添加和删除处理程序的类似语法。 最后，引发事件和调用委托使用完全相同的方法调用语法。 它们甚至都支持与 ?. 运算符一起使用的相同的 Invoke() 方法语法。

4.3 事件原理刨析

public event EventHandler<NewMailEventArgs> NewMail;  

可以看到当我们定义一个NewEvent时，编译器帮我们生成了：1. 一个private NewMail 字段，类型为 EventHandler<NewMailEventArgs>。 2.一个 add_NewMail 方法，用于将委托添加到委托链（内部调用了Delegate.Combine方法）。3.一个 remove_NewMail 方法，用于将委托从委托链移除（内部调用了Delegate.Remove方法）。对事件的操作，就是是对NewMail字段的操作。

4.4 如何选择

主要区别就是：

1.事件处理程序通过修改事件参数对象的属性将信息传回到事件源。 虽然这些惯用语可发挥作用，但它们不像从方法返回值那样自然。

2.包含事件的类以外的类只能添加和删除事件侦听器；只有包含事件的类才能调用事件。 事件通常是公共类成员。 相比之下，委托通常作为参数传递，并存储为私有类成员（如果它们全部存储）

3.当事件源将在很长一段时间内引发事件时，基于事件的设计会更加自然。比如基于事件的 UI 控件设计案例

总结：

（1）事件：事件时属于类的成员，所以要放在类的内部。

（2）委托：属于一个定义，是和类、接口类似的，通常放在外部。

所以事件这种架构设计思想还是很值得大家去学习的。

所以说，如果你的代码在不调用任何订阅服务器的情况下可完成其所有工作，使用基于事件的设计会更好点。

大家在项目中，怎么进行选择，就看实际需求了。

彩蛋

看到这里的朋友，肯定对委托和事件还是有了一定的了解了，毕竟博主很用心的在写，尽量讲细一点。如果大家觉得博主讲解的比较全面，且透彻。大家可以点点赞，给予鼓励。也可以关注博主后续的更新，每一篇都会尽心讲解