2.5 泛型、委托、事件与模式匹配

泛型、委托、事件和模式匹配是 C# 从“能写流程代码”走向“能组织业务抽象”的关键能力。它们经常一起出现：泛型定义可复用结构，委托传入可替换行为，事件通知状态变化，模式匹配让复杂分支保持可读。

学习目标

能定义和使用泛型类型、泛型方法和泛型约束。
能理解委托、Func、Action 和 Lambda 表达式的关系。
能用事件表达对象状态变化，而不是让调用方反复轮询。
能使用模式匹配替代难维护的类型判断和条件嵌套。

应用场景

在服务层中复用分页结果、查询条件和校验规则。
给集合筛选、排序、重试或转换逻辑传入一段可替换行为。
让领域对象在任务完成、订单支付或库存变更时发出通知。
根据请求类型、状态枚举、对象形状选择不同业务分支。

核心概念

概念	说明
泛型	使用类型参数编写可复用代码，例如 `List<T>`、`Result<T>`、`IRepository<TEntity>`
泛型约束	限定类型参数必须满足的条件，例如 `where T : class` 或 `where T : IEntity`
委托	表示“可以被调用的方法签名”，常见形式是 `Func<T, TResult>` 和 `Action<T>`
事件	基于委托的发布订阅机制，用于通知外部某件事已经发生
模式匹配	根据类型、属性、常量、关系或组合条件匹配分支

案例：任务规则与完成事件

下面的示例把四个概念放在同一个业务场景中：任务完成前先执行一组泛型规则，完成后发布事件，并用模式匹配决定展示文案。

public interface IRule<in T>
{
    string Name { get; }
    bool IsSatisfiedBy(T value);
}

public sealed class TodoItem
{
    private readonly List<IRule<TodoItem>> rules = [];

    public TodoItem(int id, string title, TodoPriority priority)
    {
        Id = id;
        Title = title;
        Priority = priority;
    }

    public event EventHandler<TodoCompletedEventArgs>? Completed;

    public int Id { get; }
    public string Title { get; }
    public TodoPriority Priority { get; }
    public bool IsCompleted { get; private set; }

    public void AddRule(IRule<TodoItem> rule) => rules.Add(rule);

    public void Complete(string completedBy)
    {
        var failedRule = rules.FirstOrDefault(rule => !rule.IsSatisfiedBy(this));
        if (failedRule is not null)
        {
            throw new InvalidOperationException($"任务未满足规则：{failedRule.Name}");
        }

        IsCompleted = true;
        Completed?.Invoke(this, new TodoCompletedEventArgs(Id, completedBy));
    }
}

public sealed record TodoCompletedEventArgs(int TodoId, string CompletedBy);

public enum TodoPriority
{
    Low,
    Normal,
    High
}

IRule<in T> 是一个泛型接口。in 表示逆变，适合“只消费 T、不返回 T”的接口；初学阶段可以先记住它常用于校验器、比较器、处理器这类输入型抽象。

示例：委托与 Lambda

委托可以把“怎么判断”从“遍历流程”里抽出来。下面的方法不关心具体筛选条件，只要求调用方传入一个返回 bool 的函数。

public static IReadOnlyList<TodoItem> FilterTodos(
    IEnumerable<TodoItem> todos,
    Func<TodoItem, bool> predicate)
{
    return todos.Where(predicate).ToList();
}

var importantTodos = FilterTodos(
    todos,
    todo => todo.Priority is TodoPriority.High && !todo.IsCompleted);

如果一段逻辑需要返回值，优先考虑 Func<T, TResult>；如果只是执行动作、不返回结果，优先考虑 Action<T>。业务代码中不要为了“高级”而自定义大量委托类型，只有签名含义需要命名时才值得单独定义。

示例：模式匹配

模式匹配适合把复杂条件写成可扫描的业务规则。它比多层 if 更容易看出每个分支的边界。

public static string GetTodoBadge(TodoItem todo)
{
    return todo switch
    {
        { IsCompleted: true } => "已完成",
        { Priority: TodoPriority.High } => "高优先级",
        { Title.Length: > 20 } => "标题较长",
        _ => "普通任务"
    };
}

常见模式包括：

类型模式：value is TodoItem todo。
属性模式：{ Priority: TodoPriority.High }。
关系模式：score is >= 60 and < 90。
空值模式：value is null 和 value is not null。
丢弃模式：_ 表示兜底分支。

重点难点

泛型不是“任意类型都能用”，约束越清晰，方法内部能安全使用的成员越明确。
委托代表可调用行为，不代表异步；异步委托通常返回 Task 或 Task<T>。
事件应该表达已经发生的事实，例如 Completed、Paid、StockChanged，不要命名成命令式的 CompleteTodo。
事件处理器异常会影响发布方，生产代码需要明确是否捕获、记录或继续抛出。
模式匹配分支按顺序匹配，越具体的分支应放在越前面。

常见误区

误区	推荐做法
把所有类型都写成泛型	只有多个类型共享同一套逻辑时再抽泛型
滥用 `object` 和强制转换	使用泛型和约束保留类型安全
为每个 Lambda 都定义委托类型	常规输入输出优先使用 `Func` 和 `Action`
在事件里写核心业务流程	事件用于通知和扩展，主流程仍应保持显式
`switch` 分支先写兜底 `_`	把 `_` 放最后，避免吞掉后续规则

练习

定义一个 Result<T>，同时表示成功值和错误信息。
给 TodoItem 增加 DueDate，用模式匹配返回“逾期”“今日截止”“未来任务”。
写一个 IRule<TodoItem> 实现，禁止完成标题为空的任务。
给 Completed 事件注册一个处理器，把完成记录写入日志。

学习目标​

应用场景​

核心概念​

案例：任务规则与完成事件​

示例：委托与 Lambda​

示例：模式匹配​

重点难点​

常见误区​

练习​

延伸阅读​