[转载]浅谈C#中常见的委托

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[转载]浅谈C#中常见的委托 – 程序诗人 – 博客园.

一提到委托,浮现在我们脑海中的大概是听的最多的就是类似C++的函数指针吧,呵呵,至少我的第一个反应是这样的。

关于委托的定义和使用,已经有诸多的人讲解过,并且讲解细致入微,尤其是张子阳的那一篇。我就不用多废话了。

今天我要说的是C#中的三种委托方式:Func委托,Action委托,Predicate委托以及这三种委托的常见使用场景。

Func,Action,Predicate全面解析

首先来说明Func委托,通过MSDN我们可以了解到,Func委托有如下的5种类型:

1) *delegate TResult Func<TResult>(); 

            (2)*delegate TResult Func<T1,TResult>(T1 arg1);

            (3) *delegate TResult Func<T1,T2,TResult>(T1 arg1, T2 arg2);

            (4)*delegate TResult Func<T1,T2,T3,TResult>(T1 arg1, T2 arg2, T3 arg3);

            (5)*delegate TResult Func<T1,T2,T3,T4,TResult>T1 arg1, T2 arg2, T3 arg3, T4 arg4);

其中(1)只能委托无参但是有返回值的函数,TResult就是其返回类型。

而(2)只能委托具有一个传入参数,有返回值的函数,T1为一个传入参数,TResult为返回类型。

(3)只能委托具有二个传入参数,有返回值的函数,T1和T2为两个传入参数,TResult为返回类型,(4)和(5)以此类推。

那么如何来使用呢? 下面给出一个简单的几个例子:

           #region Func委托
            
            ///Func<TResult>的用法
            ///这里TResult代表函数的返回值类型
            ///只能代理返回值为TResult类型的无参函数
            Func<string> func = delegate()
            {
                return "我是Func<TResult>委托出来的结果";
            };
            Console.WriteLine(func());
            Console.ReadKey();

            ///Func<T,TResult>的用法
            ///这里的T为代理的函数的传入类型,TResult代表函数的返回值类型
            ///只能代理参数为T类型,返回值为TResult类型的函数
            Func<string, string> funcOne = delegate(string s)
            {
                return s.ToUpper();
            };
            Console.WriteLine(funcOne("我是Func<T,TResult>委托出来的结果"));
            Console.ReadKey();

            ///Func<T1,T2,TResult>的用法
            ///这里T1,T2为代理的函数的传入类型,TResult代表函数的返回值类型
            ///只能代理参数为T1,T2类型,返回值为TResult类型的函数
            Func<string, string, string> funcTwo = delegate(string value1, string value2)
            {
                return value1 + " " + value2;
            };
            Console.WriteLine(funcTwo("我是", "Func<T1,T2,TResult>委托出来的结果"));
            Console.ReadKey();

            #endregion

上面代码中,我用了匿名方法来代替函数,其中delegate()代表无参函数,delegate(string s)代表有一个传入参数的函数,以下的以此类推。

然后需要说明的就是Action委托,这个委托也是非常常用的,尤其是在涉及到线程和界面交互的时候,配合着lamada表达式使用,非常方便的实现二者的交互。后面我会提到用法。

来看看Action委托的几种表现形式:

1) * delegate void Action(); 无参,无返回值

              (2)* delegate void Action<T>(T1 arg1);

            (3)* delegate void Action<T1,T2>(T1 arg1, T2 arg2);

            (4)* delegate void Action<T1,T2,T3>T1 arg1, T2 arg2, T3 arg3);

            (5)* delegate void Action<T1,T2,T3,T4>T1 arg1, T2 arg2, T3 arg3, T4 arg4);

从上面可以看出,总共有5中表现形式,其中(1)既没有传入参数,也没有返回值,那么它适合代理那些无参,无返回值的函数;(2)有一个传入参数,无返回值,适合代理无参,有一个返回值的函数,(3)(4)(5)以此类推。最都容纳四个传入参数。

那么如何使用呢?下面有一些简单的例子:

          #region Action的用法
            ///Action<T>的用法
            ///这里的T为代理函数的传入类型,无返回值
            Action<string[]> action = delegate(string[] x)
            {
                var result = from p in x
                             where p.Contains("s")
                             select p;
                foreach (string s in result.ToList())
                {
                    Console.WriteLine(s);
                }
            };
            string[] str={ "charlies","nancy","alex","jimmy","selina"};
            action(str);
            Console.ReadKey();

            #endregion

上面的例子是通过传入的String类型的数组,找出其中包含有字符s的项,然后输出到控制台。

最后一个就是Predicate委托,这个的形式比较少一些,就是一个传入参数,返回值为bool类型,具体示例如下:

            #region Predicate
          ///bool Predicate<T>的用法
            ///输入一个T类型的参数,返回值为bool类型
            Predicate<string[]> predicate = delegate(string[] x)
            {
                var result = from p in x
                             where p.Contains("s")
                             select p;
                if (result.ToList().Count > 0)
                {
                    return true;
                }
                else
                {
                    return false;
                }
            };
            string[] _value = { "charlies", "nancy", "alex", "jimmy", "selina" };
            if (predicate(_value))
            {
                Console.WriteLine("They contain.");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("They don't contain.");
            }
            Console.ReadKey();

            #endregion

上面的代码其实也是判断String数组中有没有包含s的项,有的话就在控制台打印出  They contain.没有的话就打印出They don’t contain.

总结一下这三个的特点就是:

Func可以接受0个至4个传入参数,必须具有返回值

Action可以接受0个至4个传入参数,无返回值

Predicate只能接受一个传入参数,返回值为bool类型

下面附上全部实现代码:

View Code

在WinForm和WPF中,利用Func,Action,Predicate进行线程UI交互

下面这部分主要讲解如何在WinForm中利用这些委托进行线程和界面的交互。

首先对于Func来说,由于其必须具有返回值,所以我们可以利用如下代码来实现线程和界面的交互:

        #region 利用Func实现线程和界面交互
        private void AlternationUsingFunc(object text)
        {
            //无参数,但是返回值为bool类型
            this.Invoke(new Func<bool>(delegate()
            {
                button1.Text = text.ToString();
                return true; //返回值
            }));
        }

        private void AlternationUsingFuncThread()
        {
            WaitCallback waitCallBack = new WaitCallback(this.AlternationUsingFunc);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(waitCallBack, "Func的使用");
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            AlternationUsingFuncThread();
        }
        #endregion

其中

 this.Invoke(new Func<bool>(delegate()
            {
                button1.Text = text.ToString();
                return true; //返回值
            }));

这段代码中利用了Func<TResult>这种类型,也就是没有传入参数,但是有一个bool类型的返回值,然后将这个函数利用加入到线程池中,最后运行,这里我们成功的设置了button1的text为“Func的使用”。

然后,对于Action来说,由于其可以无参,无返回值,那么它的交互方式最为简便,同时也是使用最多的,先看有参的调用方式:

        #region 利用Action实现线程和界面交互
        private void AlternationUsingAction(object text)
        {
            //需要一个T类型的参数,无返回值
            this.Invoke(new Action<object>(delegate(object myText)
            {
                myText = text;
                button2.Text = text.ToString();
            }),text);
        }

        private void AlternationUsingActionThread()
        {
            WaitCallback waitCallBack = new WaitCallback(this.AlternationUsingAction);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(waitCallBack,"Action的使用");
        }

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            AlternationUsingActionThread();
        }
        #endregion

在上面的代码示例中,我们使用了带有一个传入参数的Action委托,当然了,匿名类型delegate(object myText)匿名代理了具有一个传入参数的函数。

其实简单点来说,可以像如下方式使用:

this.Invoke((Action)(()=>
            {
                button2.Text = text.ToString();
            }));

这样就显得非常的方便。

最后一个当然是Predicate委托,和上面类似,只是写起来麻烦一些,它需要一个传入参数,并且返回一个bool类型:

        #region 利用Predicate实现线程和界面的交互
        private void AlternationUsingPrecidate(object text)
        {
            //需要一个T类型的参数,返回bool类型
            this.Invoke(new Predicate<object>(delegate(object myText)  
            {
                myText = text;
                button3.Text = myText.ToString();
                return true;   //返回值
            }),text);
        }

        private void AlternationUsingPrecidateThread()
        {
            WaitCallback waitCallBack = new WaitCallback(this.AlternationUsingPrecidate);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(waitCallBack,"Predicate的使用");
        }

        private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            AlternationUsingPrecidateThread();
        }
        #endregion

具体的注释我已经写在代码中了,最后运行,能成功的将button3的Text置为“Predicate的使用.”

下面是全部实现代码:

View Code

那么,现在对于WPF来说,该如何来使用呢?其实在WPF中,和winform中类似,只是在WPF中要实现线程和界面的交互,我们需要用 Dispatcher来实现,也就是形如Control.Dispatcher.Invoke()的方式,由于与Winform实现方式无多大差别,这里 我就直接附上全部代码:

View Code

逐个点击界面上的按钮,我们可以看到成功实现了线程和UI的交互:

当然,上面我们只是说到了在WinForm中和WPF中如何来使用的情况,代码比较简单,也没有具体的应用场景,下面我们将结合中WPF来模拟一个具体的应用场景:

实现异步和线程同步

现在假设我有一个txt文档,名称为newEXO.txt,里面大概有5w行记录,文件大小为30MB左右;同时我手边还有一个 oldEXO.txt里面也有5w数据,但是其中有一些记录和newEXO.txt中的不同,我现在需要对比两个txt文档,找出不同的记录,并对不同的 记录进行上色操作。

那么现在这里很明确了,我们需要两个函数,一个是读取记录的函数ChangeText(),一个是上色的函数ChangeColor()。

但是在实际操作中,发现如果我直接利用wpf读取数据的话,逐行读取,耗时10s左右,也就是用户界面会被阻塞10s,然后才会显示给用户,这个体验性是相当不好的,所以拟采用异步方式来导入数据。

同时,考虑到差异比较也会比较耗时,所以也准备采用异步方式来进行对比。

那么问题来了,两个均采用异步方式进行,难免会发生数据未导入完成就开始进行差异比较的可能,所以这里还涉及到一个线程同步的问题。

现在,这里有三个操作,异步的数据导入,异步的差异比较并上色,线程同步。

首先我们看异步导入,你也可以自己实现一个异步类,通过委托的BeginInvoke方法和EndInvoke方法来实现

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

namespace ThreadSynchorous
{
    public  class AsyncInvoke
    {
        public void BeginAsync(Func<bool> MyFunction)
        {
            Func<bool> func = new Func<bool>(MyFunction);
            IAsyncResult iar = func.BeginInvoke(new AsyncCallback(EndAsync), func);
        }

        public void EndAsync(IAsyncResult iar)
        {
            Func<bool> func = (Func<bool>)iar.AsyncState;
            func.EndInvoke(iar);
        }
    }
}

由于Action委托的使用方式最为便捷,这里我采用Action委托方式来进行,当然了,:

 private void ChangeText()
        {
            this.button1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
            {
                string filename = @"C:\newEXO.txt";
                using (StreamReader sr = new StreamReader(filename, Encoding.Default))
                {
                    string result;
                    while ((result = sr.ReadLine()) != null)
                    {
                        //here perform action
                    }
                }
                //label1.Dispatcher.Invoke((new Action(delegate()
                label1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
                {
                    label1.Content += "Loading finish!(Thread.CurrentThreadName=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + ") ";
                }));
            }));
        }

首先是当点击button1按钮的时候,就启动ChangeText()函数,也即数据导入函数,然后label1会在加载完毕的时候,给出提示信息。

下面再看看ChangeColor()函数:

 private void ChangeColor()
        {
            this.button1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
            {
                this.button1.Background = Brushes.Red;

                //here perform large amount of data action and color the result

                label1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
                {
                    label1.Content += "Coloring finish!(Thread.CurrentThreadName=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ") ";
                }));

            }));
        }

可以看到也是当button1点击的时候,会触发ChangeColor函数。由于二者操作比较耗时,为了防止用户界面阻塞,我们放到线程池中:

  ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ChangeText());

  ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ChangeColor());

从上面可以看出,当点击按钮button1的时候,两个函数同时被引发,也就是点击按钮的时候进行如下操作:

private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ChangeText());
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ChangeColor());
            label1.Content += " \r\n-------------------------\r\n";
        }

看到了什么?

看到了线程运行的混乱,我们本想让数据先加载,然后比较得出差异着色,可惜上面的结果中却与想象中的相差甚远.

这里的ChangeText()函数和ChangeColor()函数肯定不会像想象的那样顺序执行,那么代码就有问题了,所以为了避免这个问题,我们必须进行线程同步,如何来进行呢? 方法很多,这里我采用EventWaitHandle方式来进行。

EventWaitHandle的Reset方式用来重置信号量,告诉其他运行的进程,你们需要被阻塞;Set方式用来释放信号量,告诉其他运行的进程,你们的阻塞已经被解除,可以继续运行了。

但是其他进行通过什么来知道自己是否可以解除阻塞状态呢? 那就是利用WaitOne方式来判断:

也就是按照如下的代码模式来:

EventWaitHandle waitMeHandle = new EventWaitHandle(false,EventResetMode.ManualReset);
private void ChangeText()
{
     waitMeHandle.Reset();  //即将进入下列执行过程,其他需要阻塞
  //....
     waitMeHandle.Set(); //释放
}
private void ChangeColor()
{
      waitMeHandle.WaitOne(); //等待,直到接收到Set信号,才能运行
     //  ...
}

当然上面我举出的例子只是一个Sample,我写过这个软件,利用的是BeginInvoke和EndInvoke方式实现的异步调用,有兴趣可以参见我的这篇文章中提到的软件:

我的作品:PlainTextCompare

下面是软件截图:

另外在写这篇文章的时候,我在StackOverFlow上面有过提问,就是关于当前的Thread的ThreadId为什么一致的问题, 应该说两个函数放到了ThreadPool中,结果出来的ThreadId应该不一样才对呀.

其实,正确的答案是我的打印出ThreadId的信息都放在了label1.Dispatcher.Invoke这句话中,而这个Lable1属于 界面UI,也就是前台线程,所以ThreadId会是一样的,如果你直接在进入函数的时候,输出ThreadId,你就会发现两个函数运行在不同的线程上 了.

StackOverFlow的问答,请点击这里

下面是全部代码:

View Code

using System;
using System.Text;
using System.Windows;
using System.Windows.Media;
using System.Threading;
using System.IO;

namespace ThreadSynchorous
{
    public partial class Window1 : Window
    {
        public Window1()
        {
            InitializeComponent();
            asyncInvoke = new AsyncInvoke();
        }
        AsyncInvoke asyncInvoke;
        EventWaitHandle waitMeHandle = new EventWaitHandle(false,EventResetMode.ManualReset);

        private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ChangeText());
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ChangeColor());

            label1.Content += " \r\n-------------------------\r\n";
        }

        
        private void ChangeText()
        {
            waitMeHandle.Reset();  //即将进入下列执行过程,其他需要阻塞
            this.button1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
            {
                string filename = @"C:\MyLearn\eqrms_hk_20111219_listedposn_ff\EQRMS_HK_20111219_EXO.txt";
                using (StreamReader sr = new StreamReader(filename, Encoding.Default))
                {
                    string result;
                    while ((result = sr.ReadLine()) != null)
                    {
                        //here perform action
                    }
                }
                label1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
                {
                    label1.Content += "Loading finish!(Thread.CurrentThreadName=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + ") ";
                    waitMeHandle.Set(); //释放
                }));
            }));
        }

        
        private void ChangeColor()
        {
            waitMeHandle.WaitOne(); //等待,直到接收到Set信号,才能运行
            this.button1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
            {
                this.button1.Background = Brushes.Red;

                //here perform large amount of data action and color the result

                label1.Dispatcher.Invoke((Action)(()=>
                {
                    label1.Content += "Coloring finish!(Thread.CurrentThreadName=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ") ";
                }));

            }));
        }
    }
}

本文中涉及到的源码,可以从这里下载

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