在上一篇隨筆中我們通過(guò)示例逐步引入了委托，并比較了委托和接口。本文將重點(diǎn)剖析委托的實(shí)質(zhì)。

委托在本質(zhì)上仍然是一個(gè)類，我們用delegate關(guān)鍵字聲明的所有委托都繼承自System.MulticastDelegate。后者又是繼承自System.Delegate類，System.Delegate類則繼承自System.Object。委托既然是一個(gè)類，那么它就可以被定義在任何地方，即可以定義在類的內(nèi)部，也可以定義在類的外部。

正如很多資料上所說(shuō)的，委托是一種類型安全的函數(shù)回調(diào)機(jī)制， 它不僅能夠調(diào)用實(shí)例方法，也能調(diào)用靜態(tài)方法，并且具備按順序執(zhí)行多個(gè)方法的能力。

委托揭秘

在把委托說(shuō)透（1）中可以看到，委托的使用其實(shí)是很簡(jiǎn)單的。盡管如此，其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)仍然相當(dāng)復(fù)雜。.NET強(qiáng)大的編譯器和CLR掩蓋了這種復(fù)雜性。

為了解釋方便，我們把（1）中的委托代碼復(fù)制在下面，并做一處小小的改動(dòng)，將LogToTextFile設(shè)置為實(shí)例方法。

namespace DelegateSample{    public delegate void Log(string message);    class UserService    {        public Log LogDelegate { get; set; }        public UserService() { }        public void Register(User user)        {            if (user.Name == "Kirin")            {                LogDelegate("注冊(cè)失敗，已經(jīng)包含名為" + user.Name + "的用戶");            }            else            {                LogDelegate("注冊(cè)成功！");            }        }    }    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            User user = new User { Name = "Kirin", Password = "123" };            UserService service = new UserService();            service.LogDelegate = LogToConsole;
            Program p = new Program();            service.LogDelegate += p.LogToTextFile;            service.Register(user);            Console.ReadLine();        }        static void LogToConsole(string message)        {            Console.WriteLine(message);        }        void LogToTextFile(string message)        {            using (StreamWriter sw = File.AppendText("log.txt"))            {                sw.WriteLine(message);                sw.Flush();                sw.Close();            }        }    }}

打開Reflector反編譯Log委托，可以看到Log類被編譯為如下形式：

在上圖中可以得出如下結(jié)論：

委托是一個(gè)類

可以很清晰的看出Log—>MulticastDelegate—>Delegate這種繼承機(jī)制。

盡管委托繼承自System.MulticastDelegate類，但我們并不能顯示地聲明一個(gè)繼承自System.MulticastDelegate類的委托。委托必須使用delegate關(guān)鍵字聲明，編譯器會(huì)自動(dòng)為我們生成繼承代碼。

由于委托繼承自System.MulticastDelegate類，自然也繼承MulticastDelegate類的字段、屬性和方法。這些成員中，最重要的當(dāng)屬三個(gè)非公共字段，如下表所示：

由上表可以看出，每個(gè)委托對(duì)象實(shí)際上是對(duì)方法及其調(diào)用時(shí)操作的對(duì)象的封裝。MulticastDelegate類還定義了兩個(gè)只讀公有實(shí)例屬性：Target和Method，分別對(duì)應(yīng)_target和_methodPtr。Target屬性返回一個(gè)方法回調(diào)時(shí)操作的對(duì)象引用。如果是靜態(tài)方法則返回null。Method屬性返回一個(gè)標(biāo)識(shí)回調(diào)方法的System.Reflection.MethodInfo對(duì)象。

編譯器自動(dòng)為委托創(chuàng)建了BeginInvoke、EndInvoke和Invoke三個(gè)方法

當(dāng)我們?cè)谙裾{(diào)用普通的方法一樣調(diào)用委托時(shí)，如

LogDelegate("注冊(cè)失敗，已經(jīng)包含名為" + user.Name + "的用戶");

這時(shí)實(shí)際上調(diào)用的是編譯器自動(dòng)生成的Invoke方法

LogDelegate.Invoke("注冊(cè)失敗，已經(jīng)包含名為" + user.Name + "的用戶");

使用IL DASM查看UserService的IL代碼，可以驗(yàn)證以上結(jié)論，如下圖所示：

在使用委托時(shí)，我們也可以顯示調(diào)用Invoke方法（CLR 2.0）。

Invoke方法的參數(shù)和返回值與委托是一致的。在調(diào)用Invoke方法時(shí)，會(huì)使用_target和_methodPtr字段。

BeginInvoke和EndInvoke方法用來(lái)實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用，本文在此不進(jìn)行討論。

委托鏈

委托鏈?zhǔn)且粋€(gè)委托的集合，它允許我們調(diào)用這個(gè)集合中的委托所代表的所有方法。在Delegate類中定義了3個(gè)靜態(tài)方法來(lái)幫助我們操作委托鏈。

public static Delegate Combine(params Delegate[] delegates);public static Delegate Combine(Delegate a, Delegate b);public static Delegate Remove(Delegate source, Delegate value);

要理解委托鏈，我們首先基于前面的例子，重新聲明兩個(gè)委托：logDel1和logDel2。

Log logDel1 = LogToConsole;Program p = new Program();Log logDel2 = p.LogToTextFile;

這兩個(gè)委托的_target、_methodPtr和_invocationList值分別如下圖所示：

構(gòu)造委托鏈

然后，我們使用Combin方法來(lái)構(gòu)造一個(gè)委托鏈：

Log logChain = null;logChain = (Log)Delegate.Combine(logChain, logDel1);

由于logChain初始為null，在使用Combin方法構(gòu)造委托鏈時(shí)，將返回另外一個(gè)參數(shù)logDel1，再將logDel1的引用賦給logChain。這時(shí)logChain將指向logDel1所指向的對(duì)象。

接下來(lái)我們將logDel2也添加到logChain中來(lái)：

logChain = (Log)Delegate.Combine(logChain, logDel2);

此時(shí)，由于logChain已經(jīng)不再是null，將重新構(gòu)建一個(gè)新的委托對(duì)象。該委托對(duì)象的_target和_methodPtr字段與logDel2（第二個(gè)參數(shù)）相同，_invocationList字段將指向一個(gè)委托數(shù)組。該委托數(shù)組中包含兩個(gè)元素，第一個(gè)元素（索引為0）指向封裝了LogToConsole方法的委托（即logDel1指向的委托）；第二個(gè)元素（索引為1）指向封裝了LogToTextFile方法的委托（即logDel2指向的委托）。最后，將這個(gè)新創(chuàng)建的委托對(duì)象的引用賦給logChain。

若再將一個(gè)新的委托l(wèi)ogDel3添加到委托鏈中，則仍然會(huì)構(gòu)建一個(gè)新的委托對(duì)象，并將logDel3的引用添加到該委托對(duì)象_invocationList的末尾（此時(shí)鏈表共有3個(gè)元素）。然后，再將該委托對(duì)象的引用賦給logChain。而logChain之前指向的委托對(duì)象則等待垃圾回收。

至此，委托鏈構(gòu)造完畢，我們來(lái)看看如何執(zhí)行委托鏈表中的委托。由于logChain仍然指向一個(gè)委托對(duì)象，因此執(zhí)行委托鏈表的語(yǔ)法與執(zhí)行委托是一樣的：

logChain("執(zhí)行委托鏈");

與普通的委托（如logDel1）所不同的是，logChain的_invocationList字段不為null。這時(shí)將首先遍歷執(zhí)行_invocationList中的所有委托。所執(zhí)行的方法的順序與添加的順序一致，依次為L(zhǎng)ogToConsole、LogToTextFile。

委托Log的Invoke方法的實(shí)現(xiàn)用偽代碼表示如下：

public void Invoke(string message){     Delegate[] delegateSet = _InvocationList as Delegate[];    if (delegateSet != null)     {        // 如果委托數(shù)組不為空，則依次執(zhí)行該委托數(shù)組中的委托        foreach (Feedback d in delegateSet)            d(value);    }     else     {        // 如果委托數(shù)組為空，則該委托不代表一個(gè)委托鏈        // 按照正常方式執(zhí)行該委托        _methodPtr.Invoke(_target, value);    }}

包含返回值的委托的Invoke實(shí)現(xiàn)如下，假設(shè)返回值為string：

public void Invoke(string message){    string result = null;    Delegate[] delegateSet = _InvocationList as Delegate[];    if (delegateSet != null)    {        // 如果委托數(shù)組不為空，則依次執(zhí)行該委托數(shù)組中的委托        foreach (Feedback d in delegateSet)            result = d(value);    }    else    {        // 如果委托數(shù)組為空，則該委托不代表一個(gè)委托鏈        // 按照正常方式執(zhí)行該委托        result = _methodPtr.Invoke(_target, value);    }    return result;}

可以看到在委托鏈中，返回值為鏈表中最后一個(gè)委托的返回值。

那么如果對(duì)兩個(gè)委托鏈調(diào)用Combine方法呢？

Log logChain = null;Log logChain1 = null;Log logChain2 = null;logChain1 = (Log)Delegate.Combine(logChain1, logDel1);logChain1 = (Log)Delegate.Combine(logChain1, logDel2);logChain2 = (Log)Delegate.Combine(logChain2, logDel3;logChain2 = (Log)Delegate.Combine(logChain2, logDel4;logChain = (Log)Delegate.Combine(logChain1, logChain2);

最終的結(jié)果是，logChain的_target和_methodPtr均與logDel4相同（確切地說(shuō)，兩個(gè)委托對(duì)象的_methodPtr字段并不相同，但Method屬性是相同的），而_invocationList中委托的順序依次為logDel1、logDel2、logDel3、logDel4。

綜上所述，可以對(duì)Delegate.Combine(Delegate A, Delegate B)方法做如下總結(jié)：

1. 如果A和B均為null，則返回null。

2. 如果A或B一個(gè)為null而另一個(gè)不為null，則返回不為null的委托。

3. 如果A和B均不為null，返回一個(gè)新的委托，該委托

    （1）_target字段與B的_target字段的值相同

    （2）Method屬性與B的Method屬性的值相同

    （3）_invocationList字段為一個(gè)委托數(shù)組，該數(shù)組中委托的順序?yàn)椋篈中_invacationList所指向的委托數(shù)組 + B中_invacationList所指向的委托數(shù)組。

移除委托鏈

Combine方法用來(lái)向委托鏈中添加一個(gè)委托，而Remove方法用來(lái)從委托鏈中移除一個(gè)委托。

logChain = (Log)Delegate.Remove(logChain, new Log(LogToConsole));

當(dāng)調(diào)用Remove時(shí)，會(huì)遍歷（倒序）第一個(gè)參數(shù)（logChain）中的中的委托列表（_invocationList字段）， 找到與第二個(gè)參數(shù)（new Log(LogToConsole)）的_target和_methodPtr字段相匹配的委托，并將其從委托列表中移除。返回值需分以下幾種情況，為了描述方便，我們將logChain記為A，將new Log(LogToConsole)記為B。

1. 如果A為null，返回null。

2. 如果B為null，返回A。

3. 如果A的_invocationList為null，即不包含委托鏈，那么如果A本身與B匹配，則返回null，否則返回A。

4. 如果A的_invocationList中不包含與B匹配的委托，則返回A。

5. 如果A的_invocationList中包含與B匹配的委托，則從鏈表中移除B，然后

    （1）如果A的鏈表中只剩下一個(gè)委托，則返回該委托。

    （2）如果A的鏈表中還剩下多個(gè)委托，將重新構(gòu)建一個(gè)新的委托R（R的_invocationList字段為A的_invocationList移除了B之后的鏈表），并返回R。

注意，Remove方法只移除源委托的_invocationList列表中第一個(gè)匹配的委托，要想移除所有匹配的委托，可以使用RemoveAll方法。

有了委托鏈，在（1）中提出的第二個(gè)疑問(wèn)就迎刃而解了。當(dāng)用戶希望使用多種日志記錄方式的時(shí)候，使用委托鏈可以輕松地添加和刪除某種日志記錄方式，從而避免了人為地維護(hù)一個(gè)列表。

總結(jié)

本文首先介紹了委托的實(shí)質(zhì)，委托是一個(gè)類，它繼承自System.MulticastDelegate，而MulticastDelegate又繼承自System.Delegate。然后重點(diǎn)剖析了委托鏈，討論了如何創(chuàng)建和移除委托鏈。

在接下來(lái)的隨筆中，我們將對(duì).NET中委托的一個(gè)典型應(yīng)用——事件，進(jìn)行全面深入的介紹。

參考資料

CLR via C# 2nd Edition

NET技術(shù)：把委托說(shuō)透（2）：深入理解委托，轉(zhuǎn)載需保留來(lái)源！

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