滞后泛型：轻松约束变量的变化率

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引言

泛型是 .NET 和 C# 环境的一大改进，它随着该平台的 2.0 版本一起出现。本质上，泛型允许在客户端代码中声明和实例化类或方法时推迟类型的指定。稍后，您将找到更深入、更易于理解的解释。

本文展示了一个非常基础的泛型类编程示例，用于执行一个非常具体的功能：限制变量的更改频率，无论其类型是什么。

如果您处理实时应用程序（例如游戏、模拟器或任何其他快速且并非完全由事件驱动的应用程序），您会发现此功能非常有用。

关于泛型

如果您对它们是什么（毕竟，这是一篇初学者文章）一无所知，那么这里有一个更简单的解释。

有些操作必须适用于任何类型的对象。例如：集合。我们是否必须为整数编写一个集合类，为浮点数编写一个不同的集合类，为我们自己的客户编写另一个集合类？当然不用，那太疯狂了！

那么我们能做什么呢？直到 .NET 1.1，解决方案是构建一个处理 objects 的集合类。由于 .NET 中的一切都继承自 object 类，因此一切都可以放入这种集合中。当我们需要包含不同元素的集合时，这仍然非常有用：第一个是整数，第二个是客户，等等。

但事实是，在许多情况下，我们不需要在同一个集合中包含不同的对象。那么，如果对象都是相同的，这种解决方案优雅吗？实际上不是。

当我们使用 object 作为基类型时，每次访问或插入元素到集合时，都必须将其转换为 object 类型（装箱）并从中转换回来（拆箱）。这被称为装箱和拆箱，除了额外的代码、工作和一些舒适度损失外，还会带来性能损失。

自 .NET 2.0 以来，有一个更好的解决方案：泛型。

基本上，遵循集合的例子，泛型允许您使用一个未指定的类型来编写您的集合类，目前将该类型称为 T。要将您的类声明为泛型，您的代码必须如下所示：

public class List<T> { ... } 

正如您在下面的示例中看到的，此泛型类型 T 可以在您的类中像真实类型一样使用：例如 float、int，任何类型...

public void Add(T pElement)
{
...
}

当您的类完成并且项目的其他部分或其他人使用它时，基对象的类型将必须被指定。例如，如果您需要一个客户集合，您可以这样声明和实例化它：

MyCollections.List<MyCustomers> mList = new MyCollections.List<MyCustomers>();

这会创建一个只能使用 MyCustomer 类型对象的列表，这一点很棒，因为 Visual Studio 会自动在任何地方识别它，并且每个参数、每个方法、一切都将与 MyCustomer 一起工作。这样，您就可以强类型化您的方法和类，减少错误并加快编码速度，这要归功于智能感知。

正如您可以想象的那样，集合是泛型最明显和最直接的应用，并且它们已在 .NET Framework 2.0 的 System.Collections.Generic 命名空间中实现。

总之，泛型可以做很多不同的事情，而本文就展示了其中一种。

在这个例子中，我们将如何使用泛型？

正如我们之前所说，在像游戏这样的实时应用程序中工作时，并非一切都由事件驱动。代码中有一些部分必须以机器所能达到的最快速度执行，这通常促使程序员使用主循环，在其中解析应用程序的全部逻辑。让我向您展示一个这个问题的简单示例。

设想一个这样的应用程序。它不是事件驱动的，而是有一个主循环，其中解析了所有游戏逻辑。设想我们有一个标志，指示我们是否要渲染选项菜单，例如。什么会激活和禁用选项菜单？让我们举个例子，比如一个特定的按键。

现在设想，出于性能原因，我们正在通过 DirectX 读取键盘，DirectX 实际上直接访问键盘硬件，绕过了操作系统。现在，如果用户按下该特定按键，尝试打开或关闭菜单，应用程序实际上会在按键按下期间循环很多次，并且也会多次报告。如果您不在其他地方避免这种情况，其效果是菜单会有点闪烁，有时最终会显示，有时最终会被隐藏，所有这些都只是一次按键操作。

显然，在许多情况下也会发生类似的情况，并且可以以多种不同的方式解决，也许是更简单的解决方案。无论如何，我认为包含某种计时来控制变量最大更改速率会很有趣。老实说，我没有对此问题进行任何研究，而且它可能已经在别处完成，但我认为这对初学者来说是一个很好的例子，所以我们开始吧！

延迟泛型

正如我们所说，我们的挑战是控制变量的最大更改速率。什么类型的变量？我猜是任何类型的...嗯...这听起来很熟悉。我听到“泛型”了吗？是的，我们有一个操作必须与变量类型无关。

因此，您将在源代码中找到 LaggedGeneric 类的实现，该类基本上就是这样做的：它限制了变量值可以更改的最大速率。

首先，我们显然需要声明新类，它可能会有一些 private 成员来控制最大速率频率。我们将这个速率表示为更改之间的延迟，以秒为单位。

  public class LaggedGeneric<T>
  {
        // Specify change frequency
        private double mLagSecs;
        private double mLastSetSeconds = 0;
        public double LagSecs
        {
            get { return mLagSecs; }
            set { mLagSecs = value; }
        }

        // Class´ constructor
        public LaggedGeneric(double pLagSecs)
        {
            this.mLagSecs = pLagSecs;
        }

我们还将提供一个事件来报告值更改。就像这样：

   // Events
   public delegate void ValueChangedDelegate(
                  LaggedGeneric pVar, T pNewValue, T pOldValue);
   public event ValueChangedDelegate ValueChanged = null;

现在，我们必须将值存储在某个地方。请记住，我们正在使用泛型。我们不知道要存储的数据类型，因此我们将变量 mValue 声明为 T 类型。我们还提供了一个普通的访问属性，允许类用户直接更改值（没有计时控制或约束）。每次值更改时，都会触发 ValueChanged 事件。

 private T mValue;
 // Normal access property. To change the value whenever you want
 public T Value
 {
    get { return mValue; }
    set
    {
       T old = mValue;
       mValue = value;
       if (!old.Equals(mValue) && ValueChanged != null)
           ValueChanged(this, mValue, old);
    }
 }

最后，我们提供一个名为 LaggedValue 的附加访问属性。此属性将实现所有计时控制。

  // Lagged access property 
  public T LaggedValue
  {
      get { return this.mValue; }
      set
      {
          double difSecs = System.DateTime.Now.TimeOfDay.TotalSeconds - 
                           mLastSetSeconds;
          if (difSecs >= mLagSecs)
          {
              mLastSetSeconds = 
              System.DateTime.Now.TimeOfDay.TotalSeconds;
                   
              T old = mValue;
              mValue = value;

              if (!old.Equals(mValue) && ValueChanged != null)
                  ValueChanged(this, mValue, old);
          }
      }
  }
}  // end of class

Using the Code

在本文附带的源代码中，您将找到一个功能齐全的 Visual Studio 2005 Windows Forms 项目。它非常简单，只是显示了一个窗口，允许您更改 Lagged boolean 标志的最大更改速率。应用程序将在每次蓝色的面板的 OnMouseMove 事件（鼠标光标进入并围绕其移动时触发）中尝试更改其值。如果您一直移动鼠标，您将看到标志值以您在 NumericUpDown 中指定的速率（或多或少）精确地更改。

如果您想在您的项目中使用 LaggedGeneric 类，只需将文件复制/粘贴到您的解决方案中，然后像以下示例一样使用它：

声明一个延迟的 boolean 或标志（最大更改速率 = 0.5 秒）

LaggedGeneric<bool> mLaggedBoolean = new LaggedGeneric<bool>(0.5);

值切换

mLaggedBollean.LaggedValue = !mLaggedBollean.LaggedValue;

当然，这可以扩展到您想要使用的任何类型的对象。希望您觉得有用。

历史

• 2007年12月26日：初版