委托、事件与Observer设计模式范例说明

上面的例子已不足以再进行下面的讲解了,我们来看一个新的范例,因为之前已经介绍了很多的内容,所以本节的进度会稍微快一些:

假设我们有个高档的热水器,我们给它通上电,当水温超过95度的时候:1、扬声器会开始发出语音,告诉你水的温度;2、液晶屏也会改变水温的显示,来提示水已经快烧开了。

现在我们需要写个程序来模拟这个烧水的过程,我们将定义一个类来代表热水器,我们管它叫:Heater,它有代表水温的字段,叫做temperature;当然,还有必不可少的给水加热方法BoilWater(),一个发出语音警报的方法MakeAlert(),一个显示水温的方法,ShowMsg()。

namespace Delegate {
    class Heater {
    private int temperature; // 水温
    // 烧水
    public void BoilWater() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
           temperature = i;

if (temperature > 95) {
               MakeAlert(temperature);
               ShowMsg(temperature);
            }
        }
    }

// 发出语音警报
    private void MakeAlert(int param) {
       Console.WriteLine("Alarm:嘀嘀嘀,水已经 {0} 度了:" , param);
    }
    
    // 显示水温
    private void ShowMsg(int param) {
       Console.WriteLine("Display:水快开了,当前温度:{0}度。" , param);
    }
}

class Program {
    static void Main() {
       Heater ht = new Heater();
       ht.BoilWater();
    }
}
}

Observer设计模式简介

上面的例子显然能完成我们之前描述的工作,但是却并不够好。现在假设热水器由三部分组成:热水器、警报器、显示器,它们来自于不同厂商并进行了组装。那么,应该是热水器仅仅负责烧水,它不能发出警报也不能显示水温;在水烧开时由警报器发出警报、显示器显示提示和水温。

这时候,上面的例子就应该变成这个样子:

// 热水器
public class Heater { 
    private int temperature;
        
    // 烧水
    private void BoilWater() {
       for (int i = 0; i <= 100; i++) {
           temperature = i;
        }
    }
}

// 警报器
public class Alarm{
    private void MakeAlert(int param) {
       Console.WriteLine("Alarm:嘀嘀嘀,水已经 {0} 度了:" , param);
    }
}

// 显示器
public class Display{
    private void ShowMsg(int param) {
       Console.WriteLine("Display:水已烧开,当前温度:{0}度。" , param);
    }
}

这里就出现了一个问题:如何在水烧开的时候通知报警器和显示器?在继续进行之前,我们先了解一下Observer设计模式,Observer设计模式中主要包括如下两类对象:

  1. Subject:监视对象,它往往包含着其他对象所感兴趣的内容。在本范例中,热水器就是一个监视对象,它包含的其他对象所感兴趣的内容,就是temprature字段,当这个字段的值快到100时,会不断把数据发给监视它的对象。
  2. Observer:监视者,它监视Subject,当Subject中的某件事发生的时候,会告知Observer,而Observer则会采取相应的行动。在本范例中,Observer有警报器和显示器,它们采取的行动分别是发出警报和显示水温。

在本例中,事情发生的顺序应该是这样的:

  1. 警报器和显示器告诉热水器,它对它的温度比较感兴趣(注册)。
  2. 热水器知道后保留对警报器和显示器的引用。
  3. 热水器进行烧水这一动作,当水温超过95度时,通过对警报器和显示器的引用,自动调用警报器的MakeAlert()方法、显示器的ShowMsg()方法。

类似这样的例子是很多的,GOF对它进行了抽象,称为Observer设计模式:Observer设计模式是为了定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便于当一个对象的状态改变时,其他依赖于它的对象会被自动告知并更新。Observer模式是一种松耦合的设计模式。

实现范例的Observer设计模式

我们之前已经对委托和事件介绍很多了,现在写代码应该很容易了,现在在这里直接给出代码,并在注释中加以说明。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Delegate {
    // 热水器
    public class Heater {
       private int temperature;
       public delegate void BoilHandler(int param);   //声明委托
       public event BoilHandler BoilEvent;        //声明事件

// 烧水
       public void BoilWater() {
           for (int i = 0; i <= 100; i++) {
              temperature = i;

if (temperature > 95) {
                  if (BoilEvent != null) { //如果有对象注册
                      BoilEvent(temperature); //调用所有注册对象的方法
                  }
              }
           }
       }
    }

// 警报器
    public class Alarm {
       public void MakeAlert(int param) {
           Console.WriteLine("Alarm:嘀嘀嘀,水已经 {0} 度了:", param);
       }
    }

// 显示器
    public class Display {
       public static void ShowMsg(int param) { //静态方法
           Console.WriteLine("Display:水快烧开了,当前温度:{0}度。", param);
       }
    }
    
    class Program {
       static void Main() {
           Heater heater = new Heater();
           Alarm alarm = new Alarm();

heater.BoilEvent += alarm.MakeAlert;    //注册方法
           heater.BoilEvent += (new Alarm()).MakeAlert;   //给匿名对象注册方法
           heater.BoilEvent += Display.ShowMsg;       //注册静态方法

heater.BoilWater();   //烧水,会自动调用注册过对象的方法
       }
    }
}
输出为:
Alarm:嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Alarm:嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Display:水快烧开了,当前温度:96度。
// 省略...

.Net Framework中的委托与事件

尽管上面的范例很好地完成了我们想要完成的工作,但是我们不仅疑惑:为什么.Net Framework 中的事件模型和上面的不同?为什么有很多的EventArgs参数?

在回答上面的问题之前,我们先搞懂 .Net Framework的编码规范:

  • 委托类型的名称都应该以EventHandler结束。
  • 委托的原型定义:有一个void返回值,并接受两个输入参数:一个Object 类型,一个 EventArgs类型(或继承自EventArgs)。
  • 事件的命名为 委托去掉 EventHandler之后剩余的部分。
  • 继承自EventArgs的类型应该以EventArgs结尾。

再做一下说明:

  1. 委托声明原型中的Object类型的参数代表了Subject,也就是监视对象,在本例中是 Heater(热水器)。回调函数(比如Alarm的MakeAlert)可以通过它访问触发事件的对象(Heater)。
  2. EventArgs 对象包含了Observer所感兴趣的数据,在本例中是temperature。

上面这些其实不仅仅是为了编码规范而已,这样也使得程序有更大的灵活性。比如说,如果我们不光想获得热水器的温度,还想在Observer端(警报器或者显示器)方法中获得它的生产日期、型号、价格,那么委托和方法的声明都会变得很麻烦,而如果我们将热水器的引用传给警报器的方法,就可以在方法中直接访问热水器了。

现在我们改写之前的范例,让它符合 .Net Framework 的规范:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Delegate {
    // 热水器
    public class Heater {
       private int temperature;
       public string type = "RealFire 001";       // 添加型号作为演示
       public string area = "China Xian";         // 添加产地作为演示
       //声明委托
       public delegate void BoiledEventHandler(Object sender, BoiledEventArgs e);
       public event BoiledEventHandler Boiled; //声明事件

// 定义BoiledEventArgs类,传递给Observer所感兴趣的信息
       public class BoiledEventArgs : EventArgs {
           public readonly int temperature;
           public BoiledEventArgs(int temperature) {
              this.temperature = temperature;
           }
       }

// 可以供继承自 Heater 的类重写,以便继承类拒绝其他对象对它的监视
       protected virtual void OnBoiled(BoiledEventArgs e) {
           if (Boiled != null) { // 如果有对象注册
              Boiled(this, e); // 调用所有注册对象的方法
           }
       }
       
       // 烧水。
       public void BoilWater() {
           for (int i = 0; i <= 100; i++) {
              temperature = i;
              if (temperature > 95) {
                  //建立BoiledEventArgs 对象。
                  BoiledEventArgs e = new BoiledEventArgs(temperature);
                  OnBoiled(e); // 调用 OnBolied方法
              }
           }
       }
    }

// 警报器
    public class Alarm {
       public void MakeAlert(Object sender, Heater.BoiledEventArgs e) {
           Heater heater = (Heater)sender;     //这里是不是很熟悉呢?
           //访问 sender 中的公共字段
           Console.WriteLine("Alarm:{0} - {1}: ", heater.area, heater.type);
           Console.WriteLine("Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 {0} 度了:", e.temperature);
           Console.WriteLine();
       }
    }

// 显示器
    public class Display {
       public static void ShowMsg(Object sender, Heater.BoiledEventArgs e) {   //静态方法
           Heater heater = (Heater)sender;
           Console.WriteLine("Display:{0} - {1}: ", heater.area, heater.type);
           Console.WriteLine("Display:水快烧开了,当前温度:{0}度。", e.temperature);
           Console.WriteLine();
       }
    }

class Program {
       static void Main() {
           Heater heater = new Heater();
           Alarm alarm = new Alarm();

heater.Boiled += alarm.MakeAlert;   //注册方法
           heater.Boiled += (new Alarm()).MakeAlert;      //给匿名对象注册方法
           heater.Boiled += new Heater.BoiledEventHandler(alarm.MakeAlert);    //也可以这么注册
           heater.Boiled += Display.ShowMsg;       //注册静态方法

heater.BoilWater();   //烧水,会自动调用注册过对象的方法
       }
    }
}

输出为:
Alarm:China Xian - RealFire 001:
Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Alarm:China Xian - RealFire 001:
Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Alarm:China Xian - RealFire 001:
Alarm: 嘀嘀嘀,水已经 96 度了:
Display:China Xian - RealFire 001:
Display:水快烧开了,当前温度:96度。
// 省略 ...

总结

在本文中我首先通过一个GreetingPeople的小程序向大家介绍了委托的概念、委托用来做什么,随后又引出了事件,接着对委托与事件所产生的中间代码做了粗略的讲述。

在第二个稍微复杂点的热水器的范例中,我向大家简要介绍了 Observer设计模式,并通过实现这个范例完成了该模式,随后讲述了.Net Framework中委托、事件的实现方式。

希望这篇文章能给你带来帮助。

本篇文章引自:http://www.tracefact.net/CSharp-Programming/Delegates-and-Events-in-CSharp.aspx

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