C# Advanced Tutorial Object-Oriented-Programming

C# OOP POP
C# Advanced Tutorial
发布日期:   2020-01-13
更新日期:   2020-06-14
文章字数:   2.9k
阅读时长:   10 分
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主要内容概要

  1. 封装&继承&多态理解
  2. 重写overwrite(new) 覆写override 重载overload
  3. 抽象类&接口理解和选择

面向过程和面向对象

下面通过一个经典例子来对比一下面向过程和面向对象的区别：

  1. 面向过程编程（POP, process-oriented programing）

POP

正常来说，我们思考解决这个问题的思路是：按照步骤来处理这个问题。
如何将大象装进冰箱？打开冰箱，把大象放进冰箱，关上冰箱，这是很符合人的常规思路的，这叫做面向过程。
但是，这个过程不能太复杂；步骤越多，变化就越多，是无法掌控的。
面向过程：符合常规思维，但是随着业务的复杂度上去了，无法适应业务扩展需求

  1. 面向对象编程（OOP, object-oriented programming）

OOP

万物皆对象，首先定义了三个角色，定义了他们各自的方法。
OOP–对象封装，把属性/行为都包裹进去，类似于画格子。
格子自成体系，内部随便改动，不会影响到别人。
有了面向对象之后，有了一个收纳的概念。
一个个类—交互组成功能—系统—平台
一块块转—砌墙—房间—大厦

下面可以从代码层面来理解一下区别：
面向过程的写法：

Console.WriteLine("面向对象编程开始");
Console.WriteLine("手机开机");
Console.WriteLine("开始游侠"); //......
Console.WriteLine("正在游戏中");
Console.WriteLine("游戏结束");

面向过程其实更加符合人的常规思维，不太方便扩展,尤其是项目项目复杂，代码修改会很频繁，很不稳定。

面向对象的写法：

Player player = new Player();
Phone phone = new Phone();
player.Play(phone);

每一个对象可以自由扩展自己内部的属性和动作，不用关心其他对象的内部实现
只要对外暴露的（开放的）接口不变，对象之前的访问就不影响
完全隔离开了,相对安全
降低耦合 ，提供代码重用性；

面向对象的特点

  1. 封装
  2. 继承
  3. 多态

封装

封装：就是把一部分动作，属性集中的放在一起,可以隔离，外部不用关心怎么实现，内部可以随意的扩展；安全，private protected 数据结构，只能通过公开的方法访问，而不是随便改改；降低耦合，尽量隐藏更多的东西。
private protected internal public 作用范围分别是什么？

继承

继承：强继承，子类拥有父类的一切属性和行为，只能单继承，可以代码重用。
理解三个名词： 重写 覆写 重载
下面举一个例子来理解某些概念：
首次是一个父类，一个抽象父类，它不能被实例化，只有其子类才能被实例化，因为子类实现了抽象方法。
其中还包含了虚方法，虚方法必须包含实现，但是可以被重载。

public abstract class ParentClass
{
  public ParentClass(int id)
  { 
  }

  //普通方法
  public void CommonMethod()
  {
    Console.WriteLine("ParentClass CommonMethod");
  }

  // virtual  虚方法  必须包含实现 但是可以被重载
  public virtual void VirtualMethod()
  {
    Console.WriteLine("ParentClass VirtualMethod");
  }

  public virtual void VirtualMethod(string name)
  {
    Console.WriteLine("ParentClass VirtualMethod");
  }

  // 抽象方法在子类是必须实现
  public abstract void AbstractMethod(); 
}

然后，有一个子类继承这个父类，如下：

public class ChildClass : ParentClass
{
  // 实例化子类的时候，是先完成父类的实例化的
  public ChildClass()
    : base(3)//调用父类的构造函数
  {
  }

  // new 隐藏(重写方法)
  public new void CommonMethod()
  {
    Console.WriteLine("ChildClass CommonMethod");
    // base this
  }

  // virtual 可以被覆写
  public override void VirtualMethod()
  {
    Console.WriteLine("ChildClass VirtualMethod");
    base.VirtualMethod();//调用父类的方法
  }

  // 抽象方法必须覆写
  public override void AbstractMethod()
  {
    Console.WriteLine("ChildClass AbstractMethod");
  }
}

基于此，判断下面的输出，分别执行了父类的方法还是子类的方法？

Console.WriteLine("下面是instance.CommonMethod()");
instance.CommonMethod(); //子类new隐藏 执行父类方法 ，普通方法执行是由编译时决定，提高效率

Console.WriteLine("下面是instance.VirtualMethod()");
instance.VirtualMethod(); //子类覆写的虚方法 执行子类方法 虚方法是由运行时决定

Console.WriteLine("下面是instance.AbstractMethod()");
instance.AbstractMethod(); // 子类实现的抽象方法， 执行子类方法，抽象方法由运行时决定--多态

另外，还有一个关键字，sealed，如果加上了密封，那么虚方法或者抽象方法就不能再被重写，以上面子类的AbstractMethod为例：

public sealed override void VirtualMethod(string name)
{
  Console.WriteLine("ParentClass VirtualMethod");
}

重载方法就是方法名字一样，参数不一样，和返回值没关系。

多态

多态：一个类可以用多个类型，就是多态
运行时的多态，编译时多态。
例如方法重载，就是编译时多态；抽象和虚方法只有在运行时才知道，就是运行时多态。
接口多态，继承多态。

接口抽象类：
子类都有这个方法，但是又各不相同。抽象方法：约束下有这个方法，但是又各不相同。

  • 抽象类：是一个父类+约束，不同的实现用抽象方法表达；单继承
  • 接口：就是一个约束，只有多态变化；多实现
  • 抽象类的出发点应该是代码重用，是为了当父类 is a；
  • 接口纯粹是为了约束，告诉别人一定要有什么功能 can do;
  • 经验*：如果需要约束，一般选择接口，除非代码需要重用。

接口里面都可以写哪些成员：方法可以，属性可以，字段不可以，委托不可以，事件可以，索引器可以。

public interface IExtend
{
  void PlayGame();

  int Id { get; set; }

  //string Remark;字段不行

  //delegate void Show();  委托不行

  event Action DoNothing;

  // 索引器可以
  int this[int i]
  {
    get;
  }
}

抽象类和接口，如何选择？

什么是接口？

接口是包含一组虚方法的抽象类型，其中每一种方法都有其名称、参数和返回值。

接口方法不能包含任何实现，CLR允许接口可以包含事件、属性、索引器、静态方法、静态字段、静态构造函数以及常数。但是注意：C#中不能包含任何静态成员。

一个类可以实现多个接口，当一个类继承某个接口时，它不仅要实现该接口定义的所有方法，还要实现该接口从其他接口中继承的所有方法。

什么是抽象类？

抽象类提供多个派生类共享基类的公共定义，它既可以提供抽象方法，也可以提供非抽象方法。抽象类不能实例化，必须通过继承由派生类实现其抽象方法，因此对抽象类不能使用new关键字，也不能被密封。如果派生类没有实现所有的抽象方法，则该派生类也必须声明为抽象类。另外，实现抽象方法由overriding方法来实现。

抽象类和接口的相同点与不同点

相同点

  1. 都不能被直接实例化，都可以通过继承实现其抽象方法。
  2. 都是面向抽象编程的技术基础，实现了诸多的设计模式。

不同点

  1. 接口支持多继承；抽象类不能实现多继承。
  2. 接口只能定义抽象规则；抽象类既可以定义规则，还可能提供已实现的成员。
  3. 接口是一组行为规范；抽象类是一个不完全的类，着重族的概念。
  4. 接口可以用于支持回调；抽象类不能实现回调，因为继承不支持。
  5. 接口只包含方法、属性、索引器、事件的签名，但不能定义字段和包含实现的方法；抽象类可以定义字段、属性、包含有实现的方法。
  6. 接口可以作用于值类型和引用类型；抽象类只能作用于引用类型。例如，Struct就可以继承接口，而不能继承类。

规则与场合

  1. 请记住，面向对象思想的一个最重要的原则就是：面向接口编程。
  2. 借助接口和抽象类，23个设计模式中的很多思想被巧妙的实现了，我认为其精髓简单说来就是：面向抽象编程。
  3. 抽象类应主要用于关系密切的对象，而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
  4. 接口着重于CAN-DO关系类型，而抽象类则偏重于IS-A式的关系；
  5. 接口多定义对象的行为；抽象类多定义对象的属性；
  6. 接口定义可以使用public、protected、internal 和private修饰符，但是几乎所有的接口都定义为public，原因就不必多说了。
  7. 在接口中，所有的方法都默认为public。
  8. “接口不变”，是应该考虑的重要因素。所以，在由接口增加扩展时，应该增加新的接口，而不能更改现有接口。
  9. 尽量将接口设计成功能单一的功能块，以.NET Framework为例，IDisposable、IDisposable、IComparable、IEquatable、IEnumerable等都只包含一个公共方法。
  10. 接口名称前面的大写字母“I”是一个约定，正如字段名以下划线开头一样，请坚持这些原则。
  11. 如果预计会出现版本问题，可以创建“抽象类”。例如，创建了狗（Dog）、鸡（Chicken）和鸭（Duck），那么应该考虑抽象出动物（Animal）来应对以后可能出现风马牛的事情。而向接口中添加新成员则会强制要求修改所有派生类，并重新编译，所以版本式的问题最好以抽象类来实现。
  12. 从抽象类派生的非抽象类必须包括继承的所有抽象方法和抽象访问器的实实现。
  13. 对抽象类不能使用new关键字，也不能被密封，原因是抽象类不能被实例化。
  14. 在抽象方法声明中不能使用 static 或 virtual 修饰符。

MSDN的几个建议：

  1. 如果预计要创建组件的多个版本，则创建抽象类。抽象类提供简单易行的方法来控制组件版本。通过更新基类，所有继承类都随更改自动更新。另一方面，接口一旦创建就不能更改。如果需要接口的新版本，必须创建一个全新的接口。
  2. 如果创建的功能将在大范围的全异对象间使用，则使用接口。抽象类应主要用于关系密切的对象，而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
  3. 如果要设计小而简练的功能块，则使用接口。如果要设计大的功能单元，则使用抽象类。
  4. 如果要在组件的所有实现间提供通用的已实现功能，则使用抽象类。抽象类允许部分实现类，而接口不包含任何成员的实现。

经典示例

.NET Framework中关于接口和抽象类的使用：
集合类**使用了基于接口的设计，请关注System.Collections中关于接口的设计实现；
数据流相关类使用了基于抽象类的设计**，请关注System.IO.Stream类的抽象类设计机制。

文章作者: Chaoqiang
文章链接: https://www.zhengchaoqiang.com/2020/01/13/dotnet-advanced-series-1-4-object-oriented-programming/
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