Why Java Sucks and C# Rocks（补2）：标准事件模型
2010-07-13 09:17 by 老赵, 5483 visits这又是一篇“补”，本来并不想写这方面的内容，因为这并非完全是“语言”相关。打个比方，如果您觉得.NET中的事件模型不友好，那么就按Java的做法去做咯（反之就做不到了）。不过既然正好看到有些涉及到这方面的讨论，那么我也趁此机会发表一下自己的看法吧。这次谈的是两种语言（其实在这个话题上也是平台）下“标准”的事件模型。“标准”二字意味着是被双方社区各自接受的模型，而不仅仅是为了实现“事件”这一理念而使用的任意做法。
.NET中的事件
还是从两种事件模型开始介绍。首先是.NET中的事件模型。.NET里的“事件”是一等公民，换句话说，这是平台中所直接定义和描述的概念，我们利用反射相关的API（如GetEvent方法）可以直接获取到某个“事件”对象，然后对其进行各类操作（例如添加或删除处理器）。.NET中的事件基于“委托”，这也是.NET有别于Java平台的概念之一，在上一篇文章中也有过简单介绍，事实上委托在.NET 1.0中似乎完全是为事件量身定做的，例如在System.Windows.Forms.Form类中便定义了：
// C# public class Form : Component { public event MouseEventHandler MouseMove; public event MouseEventHandler MouseDown; public event MouseEventHandler MouseUp; public event MouseEventHandler MouseWheel; ... }
当然“事件”这东西不光是UI组件独有的，事实上在.NET中有一种异步模式便是基于事件的——例如WebClient类，在使用时我们可以为一个WebClient对象的DownloadProgressChanged事件注册事件处理方法：
// C# void Download() { WebClient client = new WebClient(); client.DownloadProgressChanged += new DownloadProgressChangedEventHandler(OnDownloadProgressChanged); ... } void OnDownloadProgressChanged(object sender, DownloadProgressChangedEventArgs e) { ... }
在.NET中，事件的处理器是一个符合委托签名方法，单个事件之间完全分离，它们各自的事件处理器也完全独立。
Java中的事件
Java中并没有特定的“事件”对象，这和它的“属性”一样，都是属于纯粹“概念”上的内容，事实上它们完全是由普通的方法，接口等基本事物形成的。例如，同样作为UI组件中的窗口，javax.swing.JFrame有一套这样的API（继承自java.awt.Component）：
// Java public class Component { public void addMouseListener(MouseListener l); public void removeMouseListener(MouseListener l); public MouseListener[] getMouseListeners(); ... } public interface MouseListener { void mouseClicked(MouseEvent e); void mouseEntered(MouseEvent e); void mouseExited(MouseEvent e); void mousePressed(MouseEvent e); void mouseReleased(MouseEvent e); }
Java中的事件不是“对象”，如它的属性一样，都是“一组API”，不过事件比属性更复杂一些。Java中的事件模型由几个部分组成：一个addXxxListener方法，用于添加事件处理器；一个removeXxxListener方法用于删除一个事件处理器；还有一个getXxxListners方法用于获得当前已经添加的所有的事件处理器。此外，在Java中的事件处理器是由接口XxxListener表示的，一个接口中包含了多个事件，换句话说，Java是对事件进行了“分组”，例如在Component对象中还有另外一组与鼠标有关的事件：
// Java public class Component { public void addMouseMotionListener(MouseMotionListener l); public void removeMouseMotionListener(MouseMotionListener l); public MouseMotionListener[] getMouseMotionListeners(); ... } public interface MouseMotionListener { void mouseDragged(MouseEvent e); void mouseMoved(MouseEvent e); }
在使用事件时，往往是利用匿名类型添加事件处理器，例如：
// Java component.addMouseMotionListener( new MouseMotionListener() { public void mouseMoved(MouseEvent e) { // do this, do that... } public void mouseDragged(MouseEvent e) { /* empty */ } });
使用匿名类型，我们可以内联地创建一个实现了XxxListener接口的对象，这样就避免了创建一个新的类型（在Java语言中这意味着还要创建新的源文件），也方便形成一个能够访问上下文成员的闭包。不过您可以发现，如果我们只是要监听mouseMoved事件，也需要实现整个分组，即MouseMontionListener接口，只不过要将无需实现的方法留空罢了。这么做产生的问题就是，例如像MouseListener这样的接口，其中包含5个成员，那么如果我只想实现mouseClicked单个事件的话，留空其他4个方法还是太过麻烦了。因此Java也提供了对应的XxxAdaptor类，让我们可以写出这样的代码：
// Java component.addMouseListener( new MouseAdaptor() { public void mouseClicked(MouseEvent e) { // do this, do that... } });
XxxAdaptor类会实现XxxListener接口，并且实现其中的所有方法，并全部留空。于是在使用时，我们便可以基于Adaptor类创建一个匿名类型，并选择我们需要的方法来覆盖（override）。例如上面这段代码，我们既然只要关注mouseClicked事件，那么也只要覆盖这一个方法就行了。
Java事件模型的缺点
一句话：我不喜欢Java的事件模型。
首先，Java的事件模型比较零散。一个事件要包含三个方法，这三个方法组成一个完整的事件，缺一不可。那么，这三个方法为什么就不能“一体化”，统一成单个对象呢？.NET在这方面做的比较好，事件本身是一个独立的对象，无论是添加、删除，还是获得当前所有的事件处理器，都是从“事件对象”本身出发的功能。这与“属性”一样，我认为.NET的设计更为紧凑，优雅。当然，要实现这一点，并非一定要.NET中“委托”这样有些特殊的类型，一个普通的接口或是抽象类也可以满足“单一对象”的要求。只是，我不是十分接受Java这种“松散”的事件模型。
其次，Java的事件之间不是独立，而是经过“分组”的——当然，也有像MouseWheelListener那样的只包含mouseWheel单个事件的“分组”，但毕竟大部分分组中还是包含多个事件。这就出现一个问题，我们难以单独处理单个事件，在添加单个事件的处理器时必然要涉及到其他事件。我们来设想这样一种情况：
// Java component.addMouseListener( new MouseAdaptor() { public void mouseClicked(MouseEvent e) { // do this, do that... } }); component.addMouseListener( new MouseAdaptor() { public void mousePressed(MouseEvent e) { // do this, do that... } });
以上两段代码分别为mouseClicked和mousePressed事件各自添加了一个事件处理器。那么请问，当mouseClicked事件触发时，将会执行几个事件处理器？答案是2个，一个是我们添加的逻辑，还有一个是随mousePressed事件一起携带而来的“空白逻辑”。而且事实上，即便是理应“置身事外”的mouseEntered或mouseExited事件，它们也被各自添加了两个空白的处理器。对于一个对性能极度苛刻的程序员来说，这样的“浪费”可能是无法忍受的（虽然我觉得这里并不会有什么性能问题）。
此外您是否想过，为什么MouseListener和MouseMotionListener会是两个“事件组”而不合并为同一个呢？据说也是性能方面的缘故，因为MouseMotionListener中的事件都是“连续触发”的，换句话说，它们执行事件处理器的密度很高，如果将它和MouseListener合并，那么一个如mouseClicked这样的“普通型”事件处理器，也会让mouseMoved这样的“密集型”事件执行无谓的方法。由于执行密度很高，可能对于性能的影响就比较可观了。
可能您会说，把所有的事件处理逻辑实现在一个XxxAdaptor或是XxxListener中不就可以了吗？不过这就要求多个不同事件的处理器必须在同一段代码中添加，实在不够自由——这点在使用了Reactive Framework的时候体会尤甚。
不过，我认为Java事件模型最大的缺陷还是“扩展性”。Java中的事件大量依赖了接口，而在一个成熟的类库中，接口的使用应该是非常谨慎的，因为一旦发布了某个公开接口，它就不能进行任何修改，因为任何修改都会导致兼容性上的破坏，这方面在《Framework Design Guildlines》一书中进行了详细论述。试想，现在MouseListener中有5个方法，表示5个事件，那么如果我在新版本的类库中希望增加另外一个事件（如mouseDoubleClicked），那么该怎么办？似乎也只有创建新的接口。但是如果每次需要添加新的事件时都要增加新的接口，而其中仅仅是包含一个接口的话，类库中的补丁痕迹就会很重。更何况，如mouseDoubleClicked这样的事件明显也应该属于MouseListener的一部分。
.NET事件模型的遗憾
.NET事件模型没有Java中的许多缺点，事实上如果有人说.NET的设计参考了Java的缺点，那么我认为“事件模型”可能的确是其中一个。在.NET的事件模型中，事件是一等公民，每个事件都是类的独立成员；它们的事件处理器完全独立，不会相互干涉；在类库升级时如果要增加新的事件，使用最普通最自然的方式增加便是，仅此而已。
当然，.NET中的事件模型也不够完美。在我看来它的缺点在于，它虽然是对象，但还是有限制的对象。在C#中，我们无法将一个事件作为对象传递，无法使用一个抽象类对其进行统一处理（object类型自然除外），也难针对其利用“扩展方法”等常用特性。这个问题在某些情况下会限制某些开发模型，于是我们会为其增加一些“事件即对象”的机制。
微软自己其实也意识到这个问题，因此在F#中进行了一些特别的处理。F#编译器会自动将.NET中的事件视为一个IEvent<THandler, TEventArgs>，定义如下：
// F# type IDelegateEvent<'Delegate> = interface abstract this.AddHandler : 'Delegate -> unit abstract this.RemoveHandler : 'Delegate -> unit end type IEvent<'Delegate,'Args when 'Delegate : delegate<'Args,unit> and 'Delegate :> System.Delegate> = interface inherit IDelegateEvent<'Delegate> end
在F#中，一个.NET中的事件便是一个标准的对象，它弥补了C#里的缺点，于是许多做法在F#中便显得自然或直接了一些。例如，在F#中内置了响应式编程模型，可以直接使用。而对于C#来说，使用Reactive Framework相关功能时，则需要手动地将一个事件转化为IObservable对象——当然，有了一些辅助方法，这也就是一行代码的工作罢了。
总结
这篇文章中我简单介绍了.NET与Java中事件模型，并谈了谈自己的看法。总而言之，.NET的事件模型虽有遗憾，但较之Java的事件模型还是有很大优势的。即便是.NET中的事件模型，在某些人看来会成为“心智负担”，但比较之下我也不愿意让.NET或C#退回到Java的设计方式上——更何况，就这样一个简单的机制就能成为值得一提的心智负担吗？我对此持保留意见。
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