C#泛型委托講解

1. 泛型（Generics）

泛型允許編寫類型安全且可重用的代碼，避免裝箱拆箱操作，提高性能。

泛型類

// 定義泛型類
public class GenericList<T>
{private T[] items;private int count;public GenericList(int capacity){items = new T[capacity];}public void Add(T item){if (count < items.Length)items[count++] = item;}public T Get(int index){if (index >= 0 && index < count)return items[index];throw new IndexOutOfRangeException();}
}// 使用
var intList = new GenericList<int>(10);
var stringList = new GenericList<string>(10);

泛型方法

public class Utility
{// 泛型方法public static void Swap<T>(ref T a, ref T b){T temp = a;a = b;b = temp;}// 帶約束的泛型方法public static T Max<T>(T a, T b) where T : IComparable<T>{return a.CompareTo(b) > 0 ? a : b;}
}

泛型約束

// 多種約束類型
public class Repository<T> where T : class, IEntity, new()
{public T Create(){return new T();}
}// 接口約束
public interface IEntity
{int Id { get; set; }
}// 使用示例
public class Product : IEntity
{public int Id { get; set; }public string Name { get; set; }
}

2. 委托（Delegates）

委托是類型安全的函數指針，可以引用靜態或實例方法。

基本委托

// 聲明委托類型
public delegate void MyDelegate(string message);
public delegate int Calculator(int a, int b);public class DelegateExample
{// 匹配委托簽名的方法public static void Method1(string msg){Console.WriteLine($"Method1: {msg}");}public void Method2(string msg){Console.WriteLine($"Method2: {msg}");}public static void Demo(){MyDelegate del = Method1;del += new DelegateExample().Method2;// 多播委托del("Hello");  // 調用所有方法// 委托作為參數ProcessData("Test", Method1);}static void ProcessData(string data, MyDelegate processor){processor(data);}
}

內置委托類型

public class BuiltInDelegates
{public static void Demo(){// Action：無返回值Action<string> print = Console.WriteLine;Action<int, int> printSum = (a, b) => Console.WriteLine(a + b);// Func：有返回值Func<int, int, int> add = (a, b) => a + b;Func<string, bool> isNullOrEmpty = string.IsNullOrEmpty;// Predicate：返回boolPredicate<int> isEven = x => x % 2 == 0;// 使用示例List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };var evenNumbers = numbers.FindAll(isEven);}
}

3. 事件（Events）

事件是特殊的多播委托，提供了發布-訂閱模式。

標準事件模式

// 事件參數類
public class StockPriceChangedEventArgs : EventArgs
{public string Symbol { get; set; }public decimal OldPrice { get; set; }public decimal NewPrice { get; set; }
}// 發布者
public class Stock
{private string symbol;private decimal price;// 聲明事件public event EventHandler<StockPriceChangedEventArgs> PriceChanged;public Stock(string symbol, decimal price){this.symbol = symbol;this.price = price;}public decimal Price{get { return price; }set{if (price != value){decimal oldPrice = price;price = value;OnPriceChanged(oldPrice, value);}}}// 觸發事件的方法protected virtual void OnPriceChanged(decimal oldPrice, decimal newPrice){PriceChanged?.Invoke(this, new StockPriceChangedEventArgs{Symbol = symbol,OldPrice = oldPrice,NewPrice = newPrice});}
}// 訂閱者
public class StockMonitor
{public void Subscribe(Stock stock){stock.PriceChanged += Stock_PriceChanged;}private void Stock_PriceChanged(object sender, StockPriceChangedEventArgs e){Console.WriteLine($"Stock {e.Symbol}: {e.OldPrice} -> {e.NewPrice}");}
}

4. 類之間的通信

接口通信

public interface IMessageService
{void SendMessage(string message);
}public class EmailService : IMessageService
{public void SendMessage(string message){Console.WriteLine($"Email: {message}");}
}public class NotificationManager
{private IMessageService messageService;public NotificationManager(IMessageService service){messageService = service;}public void Notify(string message){messageService.SendMessage(message);}
}

事件總線模式

public class EventBus
{private static EventBus instance;private Dictionary<Type, List<Delegate>> subscribers = new Dictionary<Type, List<Delegate>>();public static EventBus Instance{get { return instance ?? (instance = new EventBus()); }}public void Subscribe<T>(Action<T> handler){var type = typeof(T);if (!subscribers.ContainsKey(type))subscribers[type] = new List<Delegate>();subscribers[type].Add(handler);}public void Publish<T>(T eventData){var type = typeof(T);if (subscribers.ContainsKey(type)){foreach (var handler in subscribers[type]){((Action<T>)handler)(eventData);}}}
}// 使用示例
public class OrderCreatedEvent
{public int OrderId { get; set; }public decimal Amount { get; set; }
}// 發布
EventBus.Instance.Publish(new OrderCreatedEvent { OrderId = 1, Amount = 100 });

5. UI線程和后臺線程通信

Windows Forms中的線程通信

public partial class MainForm : Form
{// 使用Control.Invokeprivate void BackgroundWork(){Thread.Sleep(2000); // 模擬耗時操作// 更新UI必須在UI線程this.Invoke(new Action(() =>{label1.Text = "工作完成";progressBar1.Value = 100;}));}// 使用BackgroundWorkerprivate void InitializeBackgroundWorker(){BackgroundWorker worker = new BackgroundWorker();worker.WorkerReportsProgress = true;worker.WorkerSupportsCancellation = true;worker.DoWork += (sender, e) =>{for (int i = 0; i <= 100; i++){if (worker.CancellationPending){e.Cancel = true;return;}Thread.Sleep(50);worker.ReportProgress(i);}};worker.ProgressChanged += (sender, e) =>{progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;label1.Text = $"進度: {e.ProgressPercentage}%";};worker.RunWorkerCompleted += (sender, e) =>{if (e.Cancelled)label1.Text = "已取消";elselabel1.Text = "完成";};worker.RunWorkerAsync();}
}

WPF中的Dispatcher

public partial class MainWindow : Window
{private void BackgroundOperation(){Task.Run(() =>{// 后臺操作string result = PerformCalculation();// 更新UIDispatcher.Invoke(() =>{ResultTextBlock.Text = result;});// 或使用BeginInvoke（異步）Dispatcher.BeginInvoke(new Action(() =>{StatusLabel.Content = "計算完成";}));});}
}

6. 多線程

Thread類

public class ThreadingExample
{private static object lockObject = new object();private static int counter = 0;public static void BasicThreading(){Thread t1 = new Thread(WorkerMethod);Thread t2 = new Thread(() => Console.WriteLine("Lambda線程"));t1.Name = "Worker Thread";t1.IsBackground = true;t1.Start("參數");t2.Start();// 等待線程完成t1.Join();t2.Join();}static void WorkerMethod(object data){Console.WriteLine($"線程 {Thread.CurrentThread.Name}: {data}");// 線程同步lock (lockObject){counter++;Console.WriteLine($"Counter: {counter}");}}
}

ThreadPool

public class ThreadPoolExample
{public static void Demo(){// 使用線程池ThreadPool.QueueUserWorkItem(WorkItem, "任務1");ThreadPool.QueueUserWorkItem(WorkItem, "任務2");// 設置線程池大小ThreadPool.SetMinThreads(4, 4);ThreadPool.SetMaxThreads(10, 10);// 使用ManualResetEvent進行同步ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) =>{Console.WriteLine("等待信號...");mre.WaitOne();Console.WriteLine("收到信號，繼續執行");});Thread.Sleep(2000);mre.Set(); // 發送信號}static void WorkItem(object state){Console.WriteLine($"線程池線程: {state}");}
}

Task并行庫 (TPL)

public class TaskExample
{public static async void TaskDemo(){// 創建和啟動任務Task<int> task1 = Task.Run(() =>{Thread.Sleep(1000);return 42;});// 繼續任務Task task2 = task1.ContinueWith(t =>{Console.WriteLine($"結果: {t.Result}");});// 并行執行多個任務Task[] tasks = new Task[3];for (int i = 0; i < 3; i++){int index = i;tasks[i] = Task.Factory.StartNew(() =>{Console.WriteLine($"任務 {index} 在線程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");});}Task.WaitAll(tasks);// 使用async/awaitint result = await CalculateAsync();Console.WriteLine($"異步結果: {result}");}static async Task<int> CalculateAsync(){await Task.Delay(1000);return 100;}
}

并發集合

public class ConcurrentCollectionExample
{public static void Demo(){// 線程安全的集合ConcurrentDictionary<int, string> dict = new ConcurrentDictionary<int, string>();ConcurrentQueue<string> queue = new ConcurrentQueue<string>();ConcurrentBag<int> bag = new ConcurrentBag<int>();BlockingCollection<string> blocking = new BlockingCollection<string>();// 并行添加數據Parallel.For(0, 100, i =>{dict.TryAdd(i, $"Value{i}");queue.Enqueue($"Item{i}");bag.Add(i);});// 生產者-消費者模式Task producer = Task.Run(() =>{for (int i = 0; i < 10; i++){blocking.Add($"Item{i}");Thread.Sleep(100);}blocking.CompleteAdding();});Task consumer = Task.Run(() =>{foreach (var item in blocking.GetConsumingEnumerable()){Console.WriteLine($"消費: {item}");}});Task.WaitAll(producer, consumer);}
}

7. 多進程

Process類

public class ProcessExample
{public static void ProcessDemo(){// 啟動新進程Process process = new Process();process.StartInfo.FileName = "notepad.exe";process.StartInfo.Arguments = "test.txt";process.StartInfo.UseShellExecute = false;process.StartInfo.RedirectStandardOutput = true;process.Start();// 等待進程退出process.WaitForExit();int exitCode = process.ExitCode;// 獲取所有進程Process[] processes = Process.GetProcesses();foreach (var p in processes){Console.WriteLine($"{p.ProcessName} - {p.Id}");}}// 進程間通信 - 命名管道public static void NamedPipeServer(){using (NamedPipeServerStream pipeServer = new NamedPipeServerStream("testpipe")){Console.WriteLine("等待客戶端連接...");pipeServer.WaitForConnection();using (StreamReader sr = new StreamReader(pipeServer))using (StreamWriter sw = new StreamWriter(pipeServer)){sw.AutoFlush = true;string message = sr.ReadLine();Console.WriteLine($"收到: {message}");sw.WriteLine("服務器響應");}}}public static void NamedPipeClient(){using (NamedPipeClientStream pipeClient = new NamedPipeClientStream(".", "testpipe")){pipeClient.Connect();using (StreamReader sr = new StreamReader(pipeClient))using (StreamWriter sw = new StreamWriter(pipeClient)){sw.AutoFlush = true;sw.WriteLine("客戶端消息");string response = sr.ReadLine();Console.WriteLine($"收到響應: {response}");}}}
}

進程間通信 - 內存映射文件

public class MemoryMappedFileExample
{public static void CreateMemoryMappedFile(){using (var mmf = MemoryMappedFile.CreateNew("SharedMemory", 10000)){using (var accessor = mmf.CreateViewAccessor()){accessor.Write(0, 42);accessor.Write(4, 3.14f);Console.WriteLine("數據已寫入共享內存，按任意鍵退出...");Console.ReadKey();}}}public static void ReadMemoryMappedFile(){using (var mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting("SharedMemory")){using (var accessor = mmf.CreateViewAccessor()){int intValue = accessor.ReadInt32(0);float floatValue = accessor.ReadSingle(4);Console.WriteLine($"讀取的值: {intValue}, {floatValue}");}}}
}

綜合示例：生產者-消費者模式

public class ProducerConsumerExample
{private readonly Queue<WorkItem> workQueue = new Queue<WorkItem>();private readonly object queueLock = new object();private readonly AutoResetEvent workAvailable = new AutoResetEvent(false);private readonly CancellationTokenSource cancellation = new CancellationTokenSource();public class WorkItem{public int Id { get; set; }public string Data { get; set; }public DateTime CreatedTime { get; set; }}// 生產者public void Producer(){int itemId = 0;while (!cancellation.Token.IsCancellationRequested){var item = new WorkItem{Id = ++itemId,Data = $"工作項 {itemId}",CreatedTime = DateTime.Now};lock (queueLock){workQueue.Enqueue(item);Console.WriteLine($"生產: {item.Data}");}workAvailable.Set(); // 通知消費者Thread.Sleep(1000); // 模擬生產延遲}}// 消費者public void Consumer(int consumerId){while (!cancellation.Token.IsCancellationRequested){workAvailable.WaitOne(); // 等待工作項WorkItem item = null;lock (queueLock){if (workQueue.Count > 0){item = workQueue.Dequeue();}}if (item != null){// 處理工作項Console.WriteLine($"消費者 {consumerId} 處理: {item.Data}");Thread.Sleep(2000); // 模擬處理時間}}}public void Start(){// 啟動生產者Task.Factory.StartNew(Producer, TaskCreationOptions.LongRunning);// 啟動多個消費者for (int i = 1; i <= 3; i++){int consumerId = i;Task.Factory.StartNew(() => Consumer(consumerId), TaskCreationOptions.LongRunning);}Console.ReadKey();cancellation.Cancel();}
}

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