动态编程入门第二节：委托与事件 - Unity 开发者的高级回调与通信艺术

动态编程入门第一节：C# 反射 - Unity 开发者的超级工具箱
动态编程入门第二节：委托与事件 - Unity 开发者的高级回调与通信艺术

上次我们聊了 C# 反射，它让程序拥有了在运行时“看清自己”的能力。但光能看清还不够，我们还需要让代码能够灵活地“沟通”和“响应”。这就不得不提到 C# 中另外两个非常重要的概念：委托 (Delegate) 和 事件 (Event)。

作为 Unity 开发者，你可能每天都在使用它们，比如 Unity UI 按钮的 OnClick 事件、SendMessage 或 GetComponent<T>().SomeMethod() 等等，它们背后或多或少都离不开委托和事件的思想。今天，我们就来深入探讨它们的进阶用法，以及它们如何构建起 Unity 中高效、解耦的回调和消息系统。

1. 委托（Delegate）：方法的“引用”或“签名”

简单来说，委托是一个类型安全的函数指针。它定义了一个方法的签名（包括返回类型和参数列表），可以引用任何符合这个签名的方法。一旦委托引用了一个或多个方法，你就可以通过调用委托来执行这些被引用的方法。

1.1 委托的基础与回顾

你可能已经习惯了使用 Unity 的 UnityEvent 或者直接使用 Action 和 Func。它们都是委托的体现。

定义委托：

// 定义一个委托类型，它能引用一个没有参数，没有返回值的函数
public delegate void MyActionDelegate();// 定义一个委托类型，它能引用一个接收一个int参数，返回string的函数
public delegate string MyFuncDelegate(int value);

实例化与调用：

using UnityEngine;public class DelegateBasicExample : MonoBehaviour
{public delegate void MySimpleDelegate(); // 定义委托void Start(){MySimpleDelegate del; // 声明委托变量// 引用一个方法 (方法签名必须与委托匹配)del = SayHello;del(); // 调用委托，等同于调用 SayHello()// 委托可以引用静态方法del += SayGoodbye; // += 用于添加方法到委托链 (多播委托)del(); // 会依次调用 SayHello() 和 SayGoodbye()del -= SayHello; // -= 用于从委托链中移除方法del(); // 只会调用 SayGoodbye()}void SayHello(){Debug.Log("Hello from delegate!");}static void SayGoodbye(){Debug.Log("Goodbye from static delegate!");}
}

1.2 `Action` 和 `Func`：泛型委托的便捷性

在 C# 3.0 之后，微软引入了 Action 和 Func 这两个内置的泛型委托，极大地简化了委托的定义。

Action： 用于引用没有返回值的委托。
- Action：没有参数，没有返回值。
- Action<T1, T2, ...>：接收 T1, T2… 类型参数，没有返回值。
- 最多支持 16 个参数。
Func： 用于引用有返回值的委托。
- Func<TResult>：没有参数，返回 TResult 类型。
- Func<T1, T2, ..., TResult>：接收 T1, T2… 类型参数，返回 TResult 类型。
- 最多支持 16 个参数和 1 个返回值。

示例：

using System; // Action 和 Func 在 System 命名空间
using UnityEngine;public class ActionFuncExample : MonoBehaviour
{void Start(){// Action 示例Action greetAction = () => Debug.Log("Hello using Action!");greetAction();Action<string> printMessage = (msg) => Debug.Log("Message: " + msg);printMessage("This is a test.");// Func 示例Func<int, int, int> addFunc = (a, b) => a + b;Debug.Log("10 + 20 = " + addFunc(10, 20));Func<string> getRandomString = () => Guid.NewGuid().ToString();Debug.Log("Random string: " + getRandomString());}
}

通过 Action 和 Func，我们几乎可以满足所有常见委托签名的需求，无需再手动定义 delegate 关键字。

1.3 匿名方法与 Lambda 表达式：让委托更简洁

匿名方法： 在 C# 2.0 引入，允许你定义一个没有名字的方法，直接赋值给委托。
```
MySimpleDelegate del = delegate() { Debug.Log("I'm an anonymous method!"); };
del();
```

Lambda 表达式： 在 C# 3.0 引入，是匿名方法的进一步简化和增强，也是现在最常用的写法。

// 无参数：
Action noParam = () => Debug.Log("No parameters!");
noParam();// 单参数：
Action<string> oneParam = msg => Debug.Log($"Message: {msg}"); // 如果只有一个参数，可以省略括号
oneParam("Hello Lambda!");// 多参数：
Func<int, int, int> add = (a, b) => a + b;
Debug.Log($"Add: {add(3, 5)}");// 包含多行代码：
Action multiLine = () =>
{Debug.Log("First line.");Debug.Log("Second line.");
};
multiLine();

Lambda 表达式极大地提高了代码的可读性和简洁性，使得编写事件回调和 LINQ 查询变得非常流畅。

2. 事件（Event）：基于委托的安全发布/订阅机制

委托为我们提供了回调的能力，而 事件 (Event) 则是在委托基础上构建的一种特殊的类型成员，它提供了一种安全的机制来发布和订阅通知。

事件的核心思想是：发布者（拥有事件的类）只负责“发出通知”，而不知道谁会接收；订阅者（其他类）只负责“接收通知”，而不需要知道通知来自何方。这种解耦是实现松耦合代码的关键。

2.1 事件的优势

事件相对于直接暴露委托变量有以下优势：

封装性： 事件只能在声明它的类内部被触发（Invoke），外部代码只能通过 += 和 -= 运算符来订阅或取消订阅，不能直接赋值或清空整个委托链。这防止了外部代码不小心破坏事件的订阅列表。
安全性： 外部代码无法得知事件有多少个订阅者，也无法在未经授权的情况下触发事件。

2.2 事件的实现与使用

using System;
using UnityEngine;// 事件发布者
public class GameEventManager : MonoBehaviour
{// 声明一个事件，通常使用 Action 或自定义委托类型public event Action OnPlayerDeath; // 当玩家死亡时触发public event Action<int> OnScoreChanged; // 当分数改变时触发，并传递新分数// 单例模式，方便全局访问public static GameEventManager Instance { get; private set; }void Awake(){if (Instance == null){Instance = this;}else{Destroy(gameObject);}}// 外部调用此方法来“发布”或“触发”事件public void PlayerDied(){// 检查是否有订阅者，避免 NullReferenceExceptionOnPlayerDeath?.Invoke(); // C# 6.0 的 ?. 操作符糖，等同于 if (OnPlayerDeath != null) OnPlayerDeath.Invoke();Debug.Log("玩家死亡事件已发布！");}public void ChangeScore(int newScore){OnScoreChanged?.Invoke(newScore);Debug.Log("分数改变事件已发布，新分数: " + newScore);}
}// 事件订阅者
public class PlayerStats : MonoBehaviour
{private int currentScore = 0;void OnEnable() // 建议在 OnEnable 订阅，在 OnDisable 取消订阅{if (GameEventManager.Instance != null){GameEventManager.Instance.OnPlayerDeath += HandlePlayerDeath;GameEventManager.Instance.OnScoreChanged += UpdateScore;Debug.Log("PlayerStats 已订阅事件。");}}void OnDisable() // 退出时取消订阅，防止内存泄漏{if (GameEventManager.Instance != null){GameEventManager.Instance.OnPlayerDeath -= HandlePlayerDeath;GameEventManager.Instance.OnScoreChanged -= UpdateScore;Debug.Log("PlayerStats 已取消订阅事件。");}}void HandlePlayerDeath(){Debug.Log("PlayerStats 收到玩家死亡事件，执行死亡处理逻辑。");// 例如：显示死亡界面}void UpdateScore(int newScore){currentScore = newScore;Debug.Log($"PlayerStats 收到分数改变事件，当前分数: {currentScore}");// 例如：更新UI显示}void Update(){// 测试代码：按下空格键触发玩家死亡事件if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space)){GameEventManager.Instance?.PlayerDied();}// 测试代码：按下回车键改变分数if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Return)){GameEventManager.Instance?.ChangeScore(currentScore + 100);}}
}

在这个例子中：

GameEventManager 是事件的发布者，它声明并触发 OnPlayerDeath 和 OnScoreChanged 事件。
PlayerStats 是事件的订阅者，它通过 += 运算符将自己的方法关联到 GameEventManager 的事件上。
注意 OnEnable 和 OnDisable： 这是 Unity 中管理事件订阅非常重要的模式。在组件激活时订阅事件，在组件禁用或销毁时取消订阅，可以有效防止因订阅者被销毁而发布者仍在触发事件导致的 NullReferenceException 和内存泄漏问题。

3. 委托与反射的结合：从性能问题引出表达式树

在上一篇教程中，我们提到了反射的性能开销，特别是 MethodInfo.Invoke() 方法。虽然它能让我们动态地调用方法，但每次调用都会有不小的运行时性能损耗。

你可能会想，既然委托就是方法的“引用”，我能不能把反射获取到的 MethodInfo 转换为一个委托来调用呢？答案是肯定的，而且这正是 表达式树 出现的重要原因之一。

C# 提供了一个方法 Delegate.CreateDelegate()，它可以在运行时根据 MethodInfo 创建一个委托。

using System;
using System.Reflection;
using UnityEngine;public class DelegateFromReflectionExample : MonoBehaviour
{public void MyTargetMethod(string msg){Debug.Log("Target method invoked: " + msg);}void Start(){Type type = typeof(DelegateFromReflectionExample);MethodInfo methodInfo = type.GetMethod("MyTargetMethod");if (methodInfo != null){// 尝试创建委托// 参数1：委托类型 (例如 Action<string>)// 参数2：委托要绑定的对象实例 (如果是静态方法则为 null)Action<string> myDelegate = (Action<string>)Delegate.CreateDelegate(typeof(Action<string>), this, methodInfo);// 通过委托调用方法myDelegate("Hello from Delegate.CreateDelegate!");// 测量性能差异（简单粗略测试）MeasurePerformance(methodInfo, this);}}void MeasurePerformance(MethodInfo methodInfo, object instance){int iterations = 1000000; // 100万次迭代// 1. 直接调用long startTime = System.Diagnostics.Stopwatch.GetTimestamp();for (int i = 0; i < iterations; i++){MyTargetMethod("test");}long endTime = System.Diagnostics.Stopwatch.GetTimestamp();double directCallTime = (double)(endTime - startTime) / System.Diagnostics.Stopwatch.Frequency * 1000;Debug.Log($"直接调用 {iterations} 次耗时: {directCallTime:F2} ms");// 2. 反射 InvokestartTime = System.Diagnostics.Stopwatch.GetTimestamp();for (int i = 0; i < iterations; i++){methodInfo.Invoke(instance, new object[] { "test" });}endTime = System.Diagnostics.Stopwatch.GetTimestamp();double reflectionInvokeTime = (double)(endTime - startTime) / System.Diagnostics.Stopwatch.Frequency * 1000;Debug.Log($"反射 Invoke {iterations} 次耗时: {reflectionInvokeTime:F2} ms");// 3. Delegate.CreateDelegate 编译后的委托Action<string> compiledDelegate = (Action<string>)Delegate.CreateDelegate(typeof(Action<string>), instance, methodInfo);startTime = System.Diagnostics.Stopwatch.GetTimestamp();for (int i = 0; i < iterations; i++){compiledDelegate("test");}endTime = System.Diagnostics.Stopwatch.GetTimestamp();double compiledDelegateTime = (double)(endTime - startTime) / System.Diagnostics.Stopwatch.Frequency * 1000;Debug.Log($"Delegate.CreateDelegate 委托 {iterations} 次耗时: {compiledDelegateTime:F2} ms");//你会发现：直接调用 > Delegate委托 > 反射Invoke。//Delegate.CreateDelegate创建委托的“一次性”开销，是小于反射Invoke每次调用的开销的。//尤其是在多次调用同一方法时，委托的性能优势会非常明显。}
}

运行上面的代码，你会观察到：

直接调用 的性能是最好的。
Delegate.CreateDelegate 创建并调用的委托 性能接近直接调用，远好于 Invoke。
MethodInfo.Invoke() 的性能是最差的。

这是为什么呢？
Delegate.CreateDelegate 在创建委托时，会执行一次性的编译工作，将 MethodInfo 转换为一个高效的委托。一旦这个委托被创建，后续的调用就和直接调用方法几乎一样快。而 MethodInfo.Invoke() 每次调用都需要进行一系列的运行时检查和参数装箱拆箱操作，开销较大。

在你的 UIManager 脚本中，你正是利用了这种思想，只不过你用的是更强大、更灵活的 表达式树 来完成这个“一次性编译”的工作。表达式树能够更细粒度地控制委托的生成，实现更复杂的动态调用逻辑。