C# 事件淺析

前言

　　對於搞.net的朋友來說，經常會遇到關於事件和委托的問題：事件與委托有什么關系？事件的本質是什么？委托的本質又是什么？由於.net 做了大量的封裝，對於初學者，這兩個概念確實不怎么好理解。事件是用戶與應用程序交互的基礎，它是回調機制的一種應用。舉個例子，當用戶點擊按鈕時，我們希望彈出一句“您好”；這里的【點擊】就是一個事件；那么回調就是我們注冊一個方法，當用戶點擊時，程序自動執行這個方法去響應這個操作，而不是我們時刻去監聽用戶有沒有點擊。

　　上一篇已經介紹了委托的相關知識，它就是.net用來實現回調機制的技術，而事件又是回調機制的一種應用，在學習事件前，應該先學習好委托的知識。有了委托的基礎，接下來就讓我們一步步走進事件。

一、使用事件

　　假設場景：有一個郵件管理員（事件擁有者），它賦值接收郵件，當郵件到來時（事件），郵件可以交給傳真員和打印員處理（事件訂閱者）。很明顯，郵件到來的時間只有郵件管理員知道，傳真員和打印員也不可能時刻去詢問有沒有新郵件，而是應該由管理員主動來通知（回調），但他們也要先告訴管理員，新郵件到來時，我需要處理（訂閱）。這里接收新郵件就是一個事件，郵件有一定的信息（事件附加信息），例如：發送人、接收人，內容。接下來我們通過這個過程來了解事件。

　　1. 定義事件所需要的附加信息

　　按照約定，所有的事件的附加信息都應該從EventArgs派生，因為我們希望一看就知道這是個事件附加信息參數，而不是其它的。EventArgs的定義如下：

public class EventArgs {
    public static readonly EventArgs Empty = new EventArgs();
    public EventArgs() {}
}

可以看到，該類有一個靜態只讀字段Empty，這是一個單例；與String.Empty一樣，當我們需要一個空的EventArgs時，應該使用EventArgs.Empty，而不是重新去new一個。

　　我們定義一個NewMailEventArgs參數，如下：

class NewMailEventArgs : EventArgs
{
    private string from;
    private string to;
    private string content;
 
    public string From { get { return from; } }
    public string To { get { return to; } }
    public string Content { get { return content; } }
 
    public NewMailEventArgs(string from,string to,string content)
    {
        this.from = from;
        this.to = to;
        this.content = content;
    }
}

2. 定義事件

　　c#里定義事件用到了event關鍵字，而且事件一般都是公開類型的。我們定義一個NewMail事件如下：

public event EventHandler<NewMailEventArgs> NewMail;

我們說NewMail是一個事件，但.net並沒有事件這種類型。實際上，這里它是一個EventHandler<TEventArgs>委托（委托又是引用類型），只不過用了event進行修飾，也可以說它是一種具有事件性質的委托。

　　我們知道委托是用來包裝回調函數的，它的本質是一個class，回調函數的簽名必須與委托的簽名一致。一個事件可以有多個處理函數，一個函數就會被包裝成一個委托對象，所有的委托對象都保存在NewMail的委托鏈當中。所以，觸發NewMail事件，其實就是遍歷其指向的委托對象的委托鏈，執行每個委托對象所包裝的方法。(不清楚可以看委托)

　　EventHandler 是個泛型委托，他的定義如下：

public delegate void EventHandler<TEventArgs>(object sender, TEventArgs e);

　這里有兩個特點：1. 返回值是void，這是因為事件處理函數一般不需要有返回值，.net中大部分的事件處理函數都是沒有返回值的。2. object類型的sender參數，這表示事件的擁有者；這也很符合邏輯，我們除了要拿到實際的附加信息外，還要知道事件是從哪里來的；至於為什么是object類型的，是因為這樣可以給更多的類型使用。

　　3. 定義事件觸發函數　　

//3.定義觸發事件的方法
protected virtual void OnNewMail(NewMailEventArgs e)
{
    /* 第1種做法            
     if(this.NewMail != null)
     {
        this.NewMail(this,e);
     }            
     */
     
    /* 第二種做法
    EventHandler<NewMailEventArgs> temp = this.NewMail;
    if (temp != null)
    {
        temp(this, e);
    }
    */
 
    //第三種做法
    EventHandler<NewMailEventArgs> temp = Interlocked.CompareExchange(ref this.NewMail, null, null);
    if (temp != null)
    {
        temp(this, e);
    }
}

第一種做法是很常見的做法，判斷不為空，然后就觸發。CLR里提到這是線程不安全的做法，因為單我們判斷不為空后，准備執行時，另一個線程將從委托鏈將委托移除，此時變成了空，引發NullReferenceException異常。第二、三種做法都是線程安全的，因為它通過一個臨時委托變量（委托鏈保存了所有委托），通過上一篇對委托鏈的了解，我們知道對委托鏈進行Combine/Remove實際都會創建一個新的數組對象，此時對temp沒有影響。但實際上事件主要在單線程的環境下使用，所以一般也不會出現這種問題。

　　4. 包裝好事件參數，調用事件觸發函數。

public void ReceiveNewMail(string from, string to, string content)
{
    NewMailEventArgs e = new NewMailEventArgs(from, to, content);
    OnNewMail(e);
}

接下來，對該事件感興趣的，就可以對該事件進行注冊。

class Fax
{
    public Fax(MailManager mm)
    {
        mm.NewMail += FaxMsg;
    }
 
    private void FaxMsg(object sender, NewMailEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine(string.Format("fax receive，from:{0} to:{1} content is:{2}", e.From, e.To, e.Content));
    }
}

二、事件揭秘

　　前面我們已經提到事件的本質是委托，或者說是委托的一種應用。要深入理解事件，我們通過ILDasm.exe查到定義事件而生成的代碼。

public event EventHandler<NewMailEventArgs> NewMail;  

可以看到當我們定義一個NewEvent時，編譯器幫我們生成了：1. 一個private NewMail 字段，類型為 EventHandler<NewMailEventArgs>。 2.一個 add_NewMail 方法，用於將委托添加到委托鏈（內部調用了Delegate.Combine方法）。3.一個 remove_NewMail 方法，用於將委托從委托鏈移除（內部調用了Delegate.Remove方法）。對事件的操作，就是是對NewMail字段的操作。

　　現在我們知道了，事件的本質就是委托，定義事件就是定義委托。只不過編譯器隱藏了這個過程。那為什么不直接使用委托呢？

三、為什么不直接用委托

　　我們知道，事件的本質是委托，那用事件實現的地方，用委托也完成可以實現。上面的代碼，我們完全可能這樣寫來達到相同的目的：

class MailManager
{
    public EventHandler<EventArgs> NewMail;       
 
    public void RaiseNewMail()
    {
        if (NewMail != null)
        {
            NewMail(this, EventArgs.Empty);
        }
    }
}

外部調用：

class Fax
{
    public Fax(MailManager mm)
    {
        mm.NewMail += FaxNewMail;
    }
 
    public void FaxNewMail(object sender, EventArgs e)
    {
        Console.WriteLine("Fax New Mail 處理成功");
    }
}

對於維護對象狀態的字段我們往往不設計為公開類型，因為外部完全可以隨意改變它，這不是我們想看到的。例如上面那樣寫，我們可以在外部直接就調用NewMail的Invoke方法。而且對於字段，我們無法控制具體的獲取和設置過程，要控制就需要定義一個Get_ 方法，一個Set_方法，對於委托類型來說，就是Add_和Remove_。對於每個事件，都去定義Add_/Remove_是非常麻煩的。說到這里我們會馬上連想到屬性的設計，沒錯，屬性是用Get_/Set_方法提供訪問私有字段（非委托）的方法，事件就是用Add_/Remove_方法提供訪問私有委托字段的方法。

四、顯示實現事件

 　　我們知道隱式實現屬性時，編譯器會為我們生成一個private的字段，例如：public string Name{get;set;} 會自動生成一個 _name字段。但是我們顯示實現時，編譯器就不會為生成了。例如下面的寫法：

public string Name
{
    get{return "Tom";}
    set{}
}

對於事件來說顯示實現就是：

private EventHandler<NewMailEventArgs> _newMail;
public event EventHandler<NewMailEventArgs> NewMail
{
    add
    {
        _newMail += value;
    }
    remove
    {
        _newMail -= value;
    }
}

Control 的 EventHandlerList

　　對於 Control 來說，它定義了大量的事件（定義事件就是定義委托），而這些事件不一定都會用到，所以這會浪費大量的內存。所以 Control 里的事件都是顯示實現的，並且將委托保存在一個EventHandlerList集合中，這是一個key-value的集合。這樣需要處理哪些事件就只要添加相應的委托即可，看起來像是這樣的：

class Control
{
    private EventHandlerList events;
    protected EventHandlerList Events
    {
        get
        {
            if (this.events == null)
            {
                this.events = new EventHandlerList();
            }
            return this.events;
        }
    }
 
    private static readonly object _clickEventObj = new object();
    private static readonly object _mouseOverEventObj = new object();       
 
    public event EventHandler<EventArgs> Click
    {
        add
        {
            this.Events.AddHandler(_clickEventObj, value);
        }
        remove
        {
            this.Events.RemoveHandler(_clickEventObj, value);
        }
    }
 
    public event EventHandler<EventArgs> MouseOver
    {
        add
        {
            this.Events.AddHandler(_mouseOverEventObj, value);
        }
        remove
        {
            this.Events.RemoveHandler(_mouseOverEventObj, value);
        }
    }
}

也就是我們針對每個事件定義一個 object 類型作為集合的key，雖然會定義許多object，但object的代價比委托的要小很多。

　　至此我們應該知道：委托的本質是引用類型，用於包裝回調函數，委托用於實現回調機制；事件的本質是委托，事件是回調機制的一種應用。　　

以上動圖由“圖斗羅”提供