事件驱动入门

3.4事件驱动——有事我叫你，没事别烦我关键词：编程范式,事件驱动式,回调函数,framework,IoC,DIP,观察者模式摘要：事件驱动式编程简谈？提问什么是事件？有哪些不同类型的事件？什么是回调函数？什么是异步同调？它们有什么用处？控制反转的目的是什么？它是如何实现的？在框架设计中起什么作用？控制反转、依赖反转原则和依赖注射的共同点是什么？事件驱动式编程有哪些关键步骤？异步过程特点和作用是什么？事件驱动式编程最重要的特征是什么？它们是如何实现的？事件驱动式与观察者模式、MVC模型有何关系？：讲解逗号渐觉睡虫上脑，开始闭目点头。正神游之际，忽觉腰间一阵酥麻。惺眼微睁，原是被引号的胳膊肘给捅的，顿时警醒。抬头见讲台上的老冒正目光灼灼地盯着自己，不禁脸颊微烫，嗫嚅道：“不好意思，昨晚睡得太晚了。”冒号却不以为意：“正愁找不到新话题呢，你倒启发我了。话说课堂上睡觉大抵有三种方式——”话音未落，有人已笑不自禁。“第一种是警觉式：想睡可又担心被老师发现，不时睁眼查看周围的变化。同时双耳保持警戒，一有异动立刻挺直身板。”冒号有板有眼地形容，“第二种是宽心式：俯桌酣睡，如处无人之境。境界至高者或可雷打不动，或可鼾声如雷。”“总之是很雷人。”叹号的网络新语再度引发笑声。冒号继续分析：“第三种是托付式：请人放哨，非急勿扰。遂再无顾忌，大可封目垂耳，安心入眠。请问你们乐意采用哪种方式？”“第一种方式睡不踏实，不得已而为之。敢用第二种方式的人多半没心没肺，估计IT人都达不到那种境界。只要有同伴在身旁，我想大家都会选第三种方式的。”句号的回答获得一致认同。冒号续问：“好，抛开第二种方式不谈，为什么第三种要比第一种优越呢？”句号回答：“犯困者既要打盹又要警戒，必然苦不堪言。如果把警戒的任务委托同伴，两人分工合作，自然愉快得多。”冒号再问：“他们是如何合作的呢？”“放哨者一旦发现有情况，立即通知犯困者采取行动——睁眼坐直，作认真听讲状。”句号说得是绘声绘色。除了两位当事人略显尴尬外，其他人均乐不可支。眼见时机成熟，冒号不再兜圈：“采用警觉式者主动去轮询（polling），行为取决于自身的观察判断，是流程驱动的，符合常规的流程驱动式编程（Flow-DrivenProgramming）的模式。采用托付式者被动等通知（notification），行为取决于外来的突发事件，是事件驱动的，符合事件驱动式编程（Event-DrivenProgramming，简称EDP）的模式。下面我们就来说说这种编程范式。”逗号瓮声瓮气道：“没想到打瞌睡打出了个范式。”冒号瞥了他一眼，继续说下去：“为完成一样事，既可以采用流程驱动式，也可以采用事件驱动式。这样的例子在生活中可谓俯拾即是，刚才逗号同学为大家现场示范了一个，谁还能举出其他范例？”叹号抢先举例：“与客户打交道，推销员主动打电话或登门拜访，他的工作是流程驱动的；接线员坐等电话，他的工作是事件驱动的。”问号也说：“同样是交通工具，公共汽车主要是流程驱动的，它的路线已预先设定；出租车主要是事件驱动的，它的路线基本上由随机搭载的乘客所决定。”引号以个人经验作例：“购买喜爱的杂志可以选择频繁光顾报刊亭，也可以选择一次性订阅。浏览关注的新闻网站或博客，可以直接访问站点，也可以订阅相应的RSS。主动检查所关心的内容是否更新是流程驱动的，用订阅的方式是事件驱动的。”句号回到本行：“Windows下的许多工作既可以在DOS下用批处理程序实现，也可以在图形界面下完成。前者不需人工干预，显然是流程驱动的；后者毫无疑问是事件驱动的。”“看来你们对这种范式很熟悉嘛。不过，它原理虽简单，威力却无穷。看似一招，实则暗藏百式，甚可幻化千招。个中精妙之处，断非一时可以尽述。”冒号不知不觉中又走进了武侠的世界。众人听了，暗疑老冒有些言过其实。冒号正式入题：“首当其冲的问题是：何谓事件？通俗地说，它是已经发生的某种令人关注的事情。在软件中，它一般表现为一个程序的某些信息状态上的变化。基于事件驱动的系统一般提供两类的内建事件（built-inevent）：一类是底层事件（low-levelevent）或称原生事件（nativeevent），在用户图形界面（GUI）系统中这类事件直接由鼠标、键盘等硬件设备触发；一类是语义事件（semanticevent），一般代表用户的行为逻辑，是若干底层事件的组合。比如鼠标拖放（drag-and-drop）多表示移动被拖放的对象，由鼠标按下、鼠标移动和鼠标释放三个底层事件组成。”问号推想：“编程人员应该还能创造新的事件类型吧？”“那是当然。”冒号点点头，“还有一类用户自定义事件（user-definedevent）。它们可以是在原有的内建事件的基础上进行的包装，也可以是纯粹的虚拟事件（virtualevent）。除此之外，编程者不但能定义事件，还能产生事件。虽然大部分事件是由外界激发的自然事件（naturalevent），但有时程序员需要主动激发一些事件，比如模拟用户鼠标点击或键盘输入等，这类事件被称为合成事件（syntheticevent）[1]。这些都进一步丰富完善了事件体系和事件机制，使得事件驱动式编程更具渗透性。”叹号嘟哝了一句：“看来这里边还有点名堂。”“名堂多着呢！”冒号回应，“事件固然是事件驱动式编程的核心概念，但一个编程范式的独特之处绝不仅仅是一些概念，更重要的是建立于这些概念之上的思维模式。为了了解这种范式与众不同的特点，我们先看看如何利用win32的API在windows下创建一个简单的窗口——”/**一个win32窗口程序*/…WinMain(...)//windows应用程序的主函数{//第一步——注册窗口类别...;windowClass.lpfnWndProc=WndProc;//指定该类窗口的回调函数windowClass.lpszClassName=windowClassName;//指定该类窗口的名字RegisterClassEx(&windowClass);//第二步——创建一个上述类别的窗口CreateWindowEx(…,windowClassName,...);…;//第三步——消息循环while(GetMessage(&msg,NULL,0,0)0)//获取消息{TranslateMessage(&msg);//翻译键盘消息DispatchMessage(&msg);//分派消息}}//第四步——窗口过程（处理消息）…WndProc(…,msg,...){switch(msg){caseWM_SIZE:…;//用户改变窗口尺寸caseWM_MOVE:…;//用户移动窗口caseWM_CLOSE:…;//用户关闭窗口…;}}“没有选用Java、VisualC++、C#、VB或者Delphi来实现窗口，是因为它们高度的封装和强大的IDE掩盖了部分事件机制。如果你们对win32API不太熟悉，没有关系。为了减少语言和API上的障碍，同时突出重点，这里最大限度地省略了次要的过程和参数等，仅保留脉络主干。”冒号解释，“从中看出到，创建一个能响应用户操作的win32窗口共分四步：注册窗口类别、创建窗口、消息循环和窗口过程。”问号对概念很敏感：“消息与事件是一回事吗？”“严格说来它们不是一回事，但如果你不想深究，不加区分也无大碍。概略地说，消息是Windows内部最基本的通讯方式，事件需要通过消息来传递，是消息的主要来源。每当用户触发一个事件，如移动鼠标或敲击键盘，系统都会将其转化为消息并放入相应程序的消息队列（messagequeue）中[2]。”冒号解答着，“明白了这一点，上面的代码就不难理解了——在消息循环中，程序通过GetMessage不断地从消息队列中获取消息，经过TranslateMessage预处理后再通过DispatchMessage将消息送交窗口过程WndProc处理。”逗号琢磨了一会，不解地问：“窗口过程应该是在分派消息时被调用的，但我怎么想不出DispatchMessage是如何联系到WndProc的？”冒号为其解惑：“DispatchMessage的消息参数含有事发窗口的句柄（handle），从而可以得到窗口过程WndProc[3]。至于窗口与窗口过程之间是如何建立联系的，回看前面两步就一目了然了：当初在创建窗口时指明了窗口类别名windowClassName，而窗口类别windowClass又绑定了窗口过程。”叹号有点纳闷：“干嘛要绕这么大的弯子，直接调用WndProc不就得了？”“对于这个简单的程序来说，的确区别不大。但假如再增添其他菜单、按钮、文本框之类的控件，每个控件都可绑定自己的窗口过程，那么到底该调用哪个才对呢？”冒号反问。叹号虽有所悟，但仍有心结：“总觉得窗口过程的用法有些怪怪的。”冒号一敲桌案：“没错！怪就怪在编程者自己写了一个应用层的函数，却不直接调用它，而是通过库函数间接调用。这类函数有个专用名称：回调函数（callback）。”引号忍不住插话：“回调函数我知道，在C和C++中就是函数指针嘛。”“确切地说，函数指针是C和C++用来实现callback的一种方式。此外，C++中的functor、Java中的interface和C#中的delegate都可实现callback。我们先图解一下回调机制。”冒号调出一张图示——“如果我们把系统划分为两层[4]：底层的函数库和高层的应用程序。同样作为主函数的辅助函数，左图中的普通函数直接被主函数调用，然而右图中的回调函数却是通过库函数间接被主函数调用的。”冒号的手影在幻灯下上下翻飞。句号点出要害：“一般都是高层代码调用低层代码，callback反其道而行之，因此显得与众不同。”“所言极是。一方面，在软件模块分层中，低层模块为高层模块提供服务，但不能依赖高层模块，以保证其可重用性和可扩展性；另一方面，通常被调者（callee）为调用者（caller）提供服务，调用者依赖被调者。两相结合，决定了低层模块多为被调者，高层模块多为调用者。callback的出现改变了这种惯例，我们看一个简单的例子。”冒号写下一段Java代码——String[]strings={Please,sort,the,strings,in,REVERSE,order};Arrays.sort(strings,newComparatorString(){publicintcompare(Stringa,Stringb){return-a.compareToIgnoreCase(b);}});引号很快读懂了代码：“这是将字符串组不区分大小写地逆序排列。其中Comparator的匿名类实现了callback，因为它的方法compare是在类库中被调用的。”“此处callback的好处是显而易见的——它使得Arrays.sort不再局限于自然排序，允许用户自行定制排序规则，大大提高了算法的重用性。”冒号说着将幻灯片又翻到前页，“回头再看win32窗口程序的例子，其中第三步消息循环那段代码不依赖应用程序代码，完全可以提炼出来作为library的一部分。事实上，在VisualC++里这段代码就‘下放’到MFC类库中去了。假设窗口过程由应用程序直接调用，那么消息循环中的代码将不再具有独立性，无法作为公因子分解出来。”叹号块垒顿消，畅然无比：“终于搞清那个怪异的窗口过程了！每个窗口在创建时就携带了一个callback，以后每当系统侦查到事件，都能轻易地从事发窗口身上找到它的callback，然后调用它以响应事件。”“这等于将侦查事件与响应事件两项任务进行了正交分解，降低了软件的耦合度和复杂度。”句号言犹未尽，又加了一句，“就像刚才，引号负责侦查事件——警戒，逗号负责响应事件——警醒。想法很好，可惜配合不够默契，还是给人逮住了。”逗、引二人大窘，余者大笑。“仔细比较，以上两个callback的用法还是稍有不同的。在字符串组排序中，callback在作为参数传入底层的函数后，很快就在该函数体中被调用；在窗口程序中，callba