关于“回调”的实现

cdragon

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实现

F#编程 C C++C#

callback基础：

回调机制包括带委托的成员、虚拟化的成员、基于接口的插件。事件是回调最常用的形式，当事件raised时，调用绑定方法的事件句柄的实例。

在编程机制或函数调用模式上，一般分成三种，同步调用、回调和异步调用。回调在不同的语言中有不同实现。具体在C#中，是使用以C为基础的语言环境特有的委托来实现回调，而通过AsyncCallback亦可实现异步调用。委托是实现调用者与被调用实例间解耦（decoupling）的工具。

delegate定义：

委托类型由四个成员组成，编译器会自动提供一个这样的完整类，包括：constructor，Invoke方法，BeginInvoke方法和EndInvoke方法。

与委托一切相关的本质：

F(f) 即函数的函数，其中f经抽象为委托，变形为F(delegate)；F进一步抽象为处理，最后为handler(delegate)。MS为函数代理专门制造出了委托概念，带有浓重的人为斧凿痕迹，这样大的代价，必定有MS的理由吧。

下面我们以静态函数为例，论述一下它的原理：

1、将彼此具有相同结构的函数(如函数Fa和Fb，)归为（classify）一个类别，类型（type）为引用类型；经过语言封装，赋予一个标识，就叫作"delegate"吧；

2、对具体执行函数Fa或Fb进行调用：用某处理函数F封装对Fa或Fb的处理，以"delegate"（即同构函数的指针－以"某个delegate"作为代名词）作参，传递给该函数；在F中对该"delegate"进行处理（这里的函数F是一个重要的'proxy'）.

public delegate void EnumConnectionsCallback(DBConnection connection);
public void EnumConnections(EnumConnectionsCallback callback)
{
　 foreach (DBConnection connection in activeConnections)
 　{
        
  　　callback(connection);
     //上句，系统默认自动调用callback.Invoke(connection)
 　}
 }

3、接下来，定义该同构函数（"delegate"）的某具体函数的行为，以便在上述封装中进行反向调用。

4、于客户端实例化委托。通过以上步骤，能够将所有使用相同结构（数字签名）的函数，映射到某个"delegate"并由系统自动处理细节，但函数行为可以完全不同。

小结：我们看到委托实现回调，基本可归纳为这样几个步骤，来达到解耦：

（1）定义头(header)－－委托　

（2）定义实际caller

（3）定义具体处理－－函数

如果把函数理解为特定函数如EventHandler(object sender,EventArgs e)，那么以上也就是事件类型的原型，所以，事件是对内置委托、EventHandler处理函数、环境参数（context argument=EventArgs）的（publisher-subscriber pattern）封装，可直接使用。（关于事件类型的详细分析）

完整的原型用例：

using System;
using System.Collections;

class DBConnection
{
    protected static int NextConnectionNbr = 1;

    protected string connectionName;
    public string ConnectionName
    {
        get
        {
            return connectionName;
        }
    }

    public DBConnection()
    {
        connectionName = "Database Connection " 
            + DBConnection.NextConnectionNbr++;
    }
}

class DBManager
{
    protected ArrayList activeConnections;
    public DBManager()
    {
        activeConnections = new ArrayList();
        for (int i = 1; i < 6; i++)
        {
            activeConnections.Add(new DBConnection());
        }
    }

    public delegate void EnumConnectionsCallback(DBConnection connection);
    public void EnumConnections(EnumConnectionsCallback callback)
    {
        foreach (DBConnection connection in activeConnections)
        {
            callback(connection);
        }
    }
};

class InstanceDelegate
{
    public static void PrintConnections(DBConnection connection)
    {
        Console.WriteLine("[InstanceDelegate.PrintConnections] {0}",
            connection.ConnectionName);
    }

    public static void Main()
    {
        DBManager dbManager = new DBManager();

        Console.WriteLine("[Main] Instantiating the " +
            "delegate method");
          DBManager.EnumConnectionsCallback _printConnections =
             new DBManager.EnumConnectionsCallback(PrintConnections);

        Console.WriteLine("[Main] Calling EnumConnections " +
            "- passing the delegate");
          dbManager.EnumConnections(_printConnections);

        Console.ReadLine();
    }
};

小结： 委托其实是C#中，对同构函数进行抽象的语法糖（OOP），也可称为对方法进行引用的类型。

下面我们对委托“原型”进行初步简化。能进行这种简化的原因是“委托推断（delegate inference）”，即系统自动创建委托对象。

using System;
using System.Collections;

class DBConnection
{
    protected static int NextConnectionNbr = 1;

    protected string connectionName;
    public string ConnectionName
    {
        get
        {
            return connectionName;
        }
    }

    public DBConnection()
    {
        connectionName = "Database Connection " 
            + DBConnection.NextConnectionNbr++;
    }
}

class DBManager
{
    protected ArrayList activeConnections;
    public DBManager()
    {
        activeConnections = new ArrayList();
        for (int i = 1; i < 6; i++)
        {
            activeConnections.Add(new DBConnection());
        }
    }

    public delegate void EnumConnectionsCallback(DBConnection connection);
    public void EnumConnections(EnumConnectionsCallback callback)
    {
        foreach (DBConnection connection in activeConnections)
        {
            callback(connection);
        }
    }
};

class InstanceDelegate
{
    public static void PrintConnections(DBConnection connection)
    {
        Console.WriteLine("[InstanceDelegate.PrintConnections] {0}",
            connection.ConnectionName);
    }

    public static void Main()
    {
        DBManager dbManager = new DBManager();

        Console.WriteLine("[Main] Instantiating the " +
            "delegate method");

/*          DBManager.EnumConnectionsCallback _printConnections =
             new DBManager.EnumConnectionsCallback(PrintConnections);*/
            //使用委托推断，直接赋予实例化的委托以函数名称
        DBManager.EnumConnectionsCallback _printConnections = PrintConnections;

        Console.WriteLine("[Main] Calling EnumConnections " +
            "- passing the delegate");
          dbManager.EnumConnections(_printConnections);

        Console.ReadLine();
    }
};

总结：利用委托实现回调时，虽语法繁琐，但效率颇高。C#终究是一种强类型的语言，有代价是正常。而我们可以通过“委托推断”等"shortcut"措施对其语法进行简化。

委托本质上是对函数的一种归集和反射实现；而事件是组件间通用的消息类型，也是组件关系解耦的模型。