.NET 反射、委托技術(shù)與設(shè)計模式

1 反射技術(shù)與設(shè)計模式 
        反射（Reflection）是.NET中的重要機制，通過放射，可以在運行時獲得.NET中每一個類型（包括類、結(jié)構(gòu)、委托、接口和枚舉等）的成員，包括方法、屬性、事件，以及構(gòu)造函數(shù)等。還可以獲得每個成員的名稱、限定符和參數(shù)等。有了反射，即可對每一個類型了如指掌。如果獲得了構(gòu)造函數(shù)的信息，即可直接創(chuàng)建對象，即使這個對象的類型在編譯時還不知道。

1.1 .NET可執(zhí)行應(yīng)用程序結(jié)構(gòu) 
        程序代碼在編譯后生成可執(zhí)行的應(yīng)用，我們首先要了解這種可執(zhí)行應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)。 
        應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)分為應(yīng)用程序域—程序集—模塊—類型—成員幾個層次，公共語言運行庫加載器管理應(yīng)用程序域，這種管理包括將每個程序集加載到相應(yīng)的應(yīng)用程序域以及控制每個程序集中類型層次結(jié)構(gòu)的內(nèi)存布局。 
        程序集包含模塊，而模塊包含類型，類型又包含成員，反射則提供了封裝程序集、模塊和類型的對象。我們可以使用反射動態(tài)地創(chuàng)建類型的實例，將類型綁定到現(xiàn)有對象或從現(xiàn)有對象中獲取類型，然后調(diào)用類型的方法或訪問其字段和屬性。反射通常具有以下用途。
（1）使用Assembly定義和加載程序集，加載在程序集清單中列出模塊，以及從此程序集中查找類型并創(chuàng)建該類型的實例。
（2）使用Module了解包含模塊的程序集以及模塊中的類等，還可以獲取在模塊上定義的所有全局方法或其他特定的非全局方法。
（3）使用ConstructorInfo了解構(gòu)造函數(shù)的名稱、參數(shù)、訪問修飾符（如pulic 或private）和實現(xiàn)詳細信息（如abstract或virtual）等。使用Type的GetConstructors或 GetConstructor方法來調(diào)用特定的構(gòu)造函數(shù)。
（4）使用MethodInfo了解方法的名稱、返回類型、參數(shù)、訪問修飾符（如 pulic 或private）和實現(xiàn)詳細信息（如abstract或virtual）等。使用Type的GetMethods或GetMethod方法來調(diào)用特定的方法。
（5）使用FiedInfo了解字段的名稱、訪問修飾符（如public或private）和實現(xiàn)詳細信息（如static）等，并獲取或設(shè)置字段值。
（6）使用EventInfo了解事件的名稱、事件處理程序數(shù)據(jù)類型、自定義屬性、聲明類型和反射類型等，添加或移除事件處理程序。
（7）使用PropertyInfo了解屬性的名稱、數(shù)據(jù)類型、聲明類型、反射類型和只讀或可寫狀態(tài)等，獲取或設(shè)置屬性值。
（8）使用ParameterInfo了解參數(shù)的名稱、數(shù)據(jù)類型、是輸入?yún)?shù)還是輸出參數(shù)，以及參數(shù)在方法簽名中的位置等。 
        System.Reflection.Emit命名空間的類提供了一種特殊形式的反射，可以在運行時構(gòu)造類型。 
        反射也可用于創(chuàng)建稱為類型瀏覽器的應(yīng)用程序，使用戶能夠選擇類型，然后查看有關(guān)選定類型的信息。 
        此外，Jscript等語言編譯器使用反射來構(gòu)造符號表。System.Runtime.Serialization命名空間中的類使用反射來訪問數(shù)據(jù)并確定要永久保存的字段，System.Runtime.Remoting命名空間中的類通過序列化來間接地使用反射。

1.2 反射技術(shù)示例 
        下面是反射技術(shù)的示例，我們可以在程序去得時動態(tài)實例化對象，獲得對象的屬性，并調(diào)用對象的方法。


1.3 在設(shè)計模式實現(xiàn)中使用反射技術(shù) 
        采用反射技術(shù)可以簡化工廠的實現(xiàn)。
（1）工廠方法：通過反射可以將需要實現(xiàn)的子類名稱傳遞給工廠方法，這樣無須在子類中實現(xiàn)類的實例化。
（2）抽象工廠：使用反射可以減少抽象工廠的子類。 
        采用反射技術(shù)可以簡化工廠代碼的復(fù)雜程度，在.NET項目中，采用反射技術(shù)的工廠已經(jīng)基本代替了工廠方法。 
        采用反射技術(shù)可以極大地簡化對象的生成，對以下設(shè)計模式的實現(xiàn)也有很大影響。
（1）命令模式：可以采用命令的類型名稱作為參數(shù)直接獲得命令的實例，并且可以動態(tài)執(zhí)行命令。
（2）享元模式：采用反射技術(shù)實例化享元可以簡化享元工廠。

2 委托技術(shù)與設(shè)計模式
        委托技術(shù)是.NET引入的一種重要技術(shù)，使用委托可以實現(xiàn)對象行為的動態(tài)綁定，從而提高設(shè)計的靈活性。

2.1 .NET中的委托技術(shù)
        .NET運行庫支持稱為“委托”的引用類型，其作用類似于C++中的函數(shù)指針。與函數(shù)指針不同，委托實例獨立于其封裝方法的類，主要是那些方法與委托類型兼容。另外，函數(shù)指針只能引用靜態(tài)函數(shù)，而委托可以引用靜態(tài)和實例方法。委托主要用于.NET Framework中的事件處理程序和回調(diào)函數(shù)。
        所有委托都從System.Delegate繼承而來并且有一個調(diào)用列表，這是在調(diào)用委托時所執(zhí)行方法的一個鏈接列表。產(chǎn)生的委托可以用匹配的簽名引用任何方法，沒有為具有返回類型并在調(diào)用列表中包含多個方法的委托定義返回值。
        可以使用的委托Cimbine及Remove方法在其調(diào)用列表中添加和移除方法。若要調(diào)用委托，可使用Invoke方法，或者使用BeginInvoke 和EndInvoke方法異步調(diào)用委托。委托類的實現(xiàn)由運行庫提供，而不由用戶代碼提供。
        委托適用于那種在某些語言中需要用函數(shù)指針來解決的情況，但是與函數(shù)指針不同，它是面向?qū)ο蠛皖愋桶踩摹?br>        委托聲明定義一個類，它是從System.Delegate類派生的類。委托實例封裝了一個調(diào)用列表，其中列出了一個或多個方法，每個方法稱為一個可調(diào)用實體。對于實例方法，可調(diào)用實體由一個實例和該實例的方法組成；對于靜態(tài)方法，可調(diào)用實體僅由一個方法組成。如果用一組合適的參數(shù)來調(diào)用一個委托實例，則該委托實例所封裝的每個可調(diào)用實體都會被調(diào)用，并且使用上述同一組參數(shù)。
        委托實例的一個有用的屬性是它既不知道，也不關(guān)心其封裝方法所屬類的詳細信息，對它來說最重要的是這些方法與該委托的類型兼容。即只要方法的返回類型和參數(shù)表是相同的，則方法與委托類型兼容，方法的名稱不一定要與委托類相同。
定義和使用委托分為聲明、實例化和調(diào)用3個步驟。委托用委托聲明語法聲明，如：
    delegate void myDelegate( );
聲明一個名為myDelegate的委托，它不帶參數(shù)并且不返回任何結(jié)果，如：
class Test
{
       static void F( ) 
      {
              System.Console.WriteLine (“Test.F”);
      }
       static void Main ( )  
      {
            myeDelegate d = new myDelegate (F);
            d ( );
      }
}
創(chuàng)建一個myDelegate實例，然后立即調(diào)用它。這樣做并沒有太大的意義，因為直接調(diào)用方法會更簡單。當(dāng)涉及其匿名特性時，委托才能真正顯示出其效果，如：
    void MultiCall (myDelegate d, int count )  {
      for  (int I = 0; I < count; I++)  {
        d( );
      }
    }
顯示一個重復(fù)調(diào)用 myDelegate的MultiCall 方法，這個方法不知道，也不必知道m(xù)yDelegate的目標方法的類型、該方法具有的可訪問性或者是否為靜態(tài)。對它來說最重要的是目標方法與 myDelegate兼容。

2.2示例
        下面的例子說明了委托的實現(xiàn)，代碼如下：

2.3 委托技術(shù)與GOF設(shè)計模式中委托的關(guān)系
        需要指出的是，.NET中的委托技術(shù)與GOF在《設(shè)計模式》中所提列的委托的意圖一致，但在實現(xiàn)方法上有相當(dāng)大的區(qū)別。.NET中的委托更進一步地降低了對象間的耦合性，將靜態(tài)的組合關(guān)系變?yōu)檫\行時的動態(tài)組合關(guān)系。
        GOF在《設(shè)計模式》中定義的委托是：“委托是一種組合方法，它使組合具有與繼承同樣的復(fù)用能力。在委托方式下，有兩個對象參與處理一個請求，接受請求的對象將操作委托給它的代理者（delegate），它類似于子類將請求交給它的父類處理。使用繼承時，被繼承的操作總能引用接受請求的對象。在C++中通過this成員變量，在Smalltalk中則通過self。委托方式為了得到同樣的效果，接受請求的對象將自身傳給被委托者（代理人），使被委托的操作可以引用接受請求的對象。”
        如果采用.NET的委托技術(shù)，上述結(jié)構(gòu)可以更加靈活。Window不引用Rectangle即可實現(xiàn)Area的計算，為此首先聲明一個計算面積的委托定義，示例代碼如下：
    public delegate float Darea();
然而在Window類中聲明與這個代理一致的接口：
    class Window
    { 
        public Darea Area;
    }
這里不需要引用Rectangle類，只是在執(zhí)行時動態(tài)綁定即可：
Rectangle rc = new Rectangle();
Window w = new Window();
w.Area = new Darea(rc.Area);
        這樣當(dāng)調(diào)用w的Area時，實際調(diào)用的是Reactangel的Area方法。從實現(xiàn)意圖上看，.NET的委托更好地實現(xiàn)了GOF所闡述的意圖，結(jié)構(gòu)上也更為靈活。但這兩種委托解決的不是一個層面的問題，GOF的委托強調(diào)的是一種策略，而.NET和委托技術(shù)則是具體實現(xiàn)。

2.4 委托技術(shù)與設(shè)計模式實現(xiàn)
        采用委托技術(shù)可以進一步實現(xiàn)用組合代替繼承的思路，很多采用繼承實現(xiàn)的關(guān)系可以采用委托實現(xiàn)。采用委托可以簡化下列設(shè)計模式的使用。
（1）模板方法：這種方法采用繼承實現(xiàn)具體方法，采用委托可以動態(tài)實現(xiàn)方法的組合。
（2）觀察者：可以使用事件委托實現(xiàn)觀察者與主題之間的通信。
（3）中介者：使用委托可以去除工件與中介者之間的耦合關(guān)系。