漫談Visual C#的組件設計方法

Properties

在C#中為類預定義屬性是件再簡單不過的事，見程序1。

程序1

using System;
namespace PropertiesDemo
{
　public class MyData
　{
　　...............
　}
　public class Class1
　{
　　private MyData _data;
　　public MyData Data
　　{
　　　get { return _data; }
　　}
　　public Class1()
　　{
　　　_data = new MyData();
　　}
　}
}

這是相當常見的屬性預定義方式，同時也是個可正常運行的程序，不過其中隱含著一個設計上的問題，那就是創建MyData對象的時機。按照程序2-1的手法，當Class1對象被創建之初，其內的_data對象也隨著被創建起來，這造成了Class1對象於創建初期就付出了一個MyData對象的內存成本，這對簡單的類來說或如牛毛，但倘若Class1對象中擁有一群這類屬性呢?為了解決這類問題，.NET Framework中大量使用Lazy-Allocate(緩分配)技術，見程序2。

程序2 Lazy-Allocate范例

public class Class1
{
　private MyData _data;
　public MyData Data
　{
　　get
　　{
　　　if(_data == null)
　　　　data = new MyData();
　　　return _data;
　　}
　}
　public Class1() { }
}

Lazy-Allocate的設計概念很簡單，就是未使用前不預付成本。相對於程序2-1所使用的Pre-Allocate(預分配)概念，程序2-2采取以時間換取空間的策略，付出存取判斷式的代價來減輕空間浪費的情況。當然，Pre-Allocate也不是一無是處，不須預判斷的快速存取特色適用於用戶必然會存取的屬性，但在一些特定的屬性上，例如ASP.NET中常見的Style屬性就不適合使用Pre-Allocate技巧，因為用戶不一定會使用該屬性，於此情況下，Lazy-Allocate模式說可以讓對象省下一些內存成本。

Event

事件處理是組件設計中相當重要的一環，在C#中事件與delegate是緊密相關的，程序3是一個簡單的事件范例。

程序3 簡單的事件范例

using System;
namespace EventDemo
{
　public delegate void ProcessHandler(object sender);
　public class Class1
　{
　　private event ProcessHandler _processHandler = null;
　　public event ProcessHandler ProcessStart
　　{
　　　add
　　　{
　　　　_processHandler += value;
　　　}
　　　remove
　　　{
　　　　_processHandler -= value;
　　　}
　　}
　　public void Process()
　　{
　　　_processHandler(this);
　　　for(int i = 0; i < 10; i++)
　　　　i = i+1;
　　}
　　public Class1()
　　{}
　}
}

C#之中delegate扮演著函數指針的角色，用戶可以將某個函數加入一個delegate之中，而一個delegate允許用戶加入一個以上的函數，當調用此delegate時就等同於調用其內所含的所有函數。不過程序2-3的設計手法潛藏著一個問題，就是當事件數眾多時，對象就必須付出相應數量的delegate變量，如程序4所示。

程序4 傳統事件設計

private event ProcessHandler _processStart = null;
private event ProcessHandler _processEnd = null;
private event ProcessHandler _processStep = null;

不管用戶是否用到了這些事件，當對象被創建起來時就得付出這些成本，這在窗口應用程序上更顯得可怕，因為Windows Message(窗口消息)的數量以千為單位，假如一個簡單的窗口程序就必須付出相對於Windows Message數量的變量成本，這樣一來對象豈不成了龐然大物了。針對這個問題，.NET Framework采取了與Lazy-Allocate類似的方式來處理，見程序5。

程序5 新事件設計模式

public class Class1
{
　private Hashtable _eventList = new Hashtable();
　private static object _processStart = new object();
　private static object _processEnd = new object();
　public event ProcessHandler ProcessStart
　{
　　add
　　{
　　　_eventList.Add(_processStart,value);
　　}
　　remove
　　{
　　　_eventList.Remove(_processStart);
　　}
　}
　public event ProcessHandler ProcessEnd
　{
　　add
　　{
　　　_eventList.Add(_processEnd,value);
　　}
　　remove
　　{
　　　_eventList.Remove(_processEnd);
　　}
　}
　public void Process()
　{
　　ProcessHandler start = (ProcessHandler)_eventList[_processStart];
　　ProcessHandler end = (ProcessHandler)_eventList[_processEnd];
　　if(start != null) start(this);
　　　for(int i = 0; i < 10; i++)
　　　　i = i+1;
　　　　if(end != null)
　　　　　end(this);
　}

程序中聲明了一個Hashtable類型的對象:_eventList，每一個Class1類的實體都擁有這個對象，另外還聲明了兩個object類型的對象:_processStart、_processEnd，注意!這兩個對象是static(靜態)類型，也就是說，不管有多少個對象實體，都只須花費兩個object的空間。那這與2-4的范例做法有何不同呢?答案是對象所占的內存大小不同，當用戶創建一個對象實體之後，此對象占用了一個Hashtable對象的內存空間，在用戶設定了ProcessStart事件時，此對象隨之占用了一個Hashtable元素的內存空間，若用戶未設定事件，那麼此元素的內存空間就不會被占用，相較於2-4范例的預付行為，此方式可以省下不必要付出的內存成本。再詳細點說，假設Class1擁有1000個事件，那麼程序2-4的做法在對象創建初期就會占用1000個event變量的內存空間，而程序2-5則要付出一個Hashtable對象及1000個static變量的代價，當用戶創建了第二個對象時，程序2-4要再次占用了1000個event變量的代價，但程序5只須占用一個Hashtable對象的代價，優劣立見不是嗎?很幸運，這種設計概念在.NET Framework中已提供了基礎建設，設計人員只要套用即可，見程序6。

程序6 .NET Framework內建的事件支持

public class Component1:Component
{
　private static object _processStart = new object();
　public event EventHandler ProcessStart
　{
　　add
　　{
　　　Events.AddHandler(_processStart,value);
　　}
　　remove
　　{
　　　Events.RemoveHandler(_processStart,value);
　　}
　}
　public void Process()
　{
　　EventHandler handler = (EventHandler)Events[_processStart];
　　if(handler != null)
　　　handler(this,null);
　}
}

只要繼承自Component類或其子類就可使用這種方式來處理事件。

Static Helper Object

C#是個純OOP的語言，這代表著它不允許設計人員聲明全局性的函數或是變量，它提倡以靜態函數與靜態變量來取代原本須要使用全局性函數及變量的地方，由於靜態函數與靜態變量都要聲明於類內，這個限制形成群集的效應，同時引出了另一種類型的運用:Static Helper Object，見程序7。

程序7 Static Helper Object范例

public sealed class DomainHelper
{
　public static string GetCurrentDomainDir()
　{
　　return AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory;
　}
　private DomainHelper()
　{}
}
............
MessageBox.Show(DomainHelper.GetCurrentDomainDir());

DomainHelper是一個不允許繼承且具備私有構造函數的類，這代表著設計人員不可能創建或是繼承此類，DomainHelper提供了GetCurrentDomainDir靜態函數，用來返回目前Application Domain所在的路徑，這比起原來調用AppDomain. GetCurrentDomain. BaseDirectory函數來取得同樣結果的方式簡短了許多。Helper Object的中心概念就是將常用的輔助型函數包裝成靜態函數，設計人員就無須一再重復地撰寫這些程序代碼，組件設計技術與Helper Object息息相關，讀者們會在後面的章節中看到更多這類型的例子。