• C#面向对象(三):多态


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    前文链接:

    C#面向对象(一):明确几个简单的概念作为开胃菜

    C#面向对象(二):封装和继承

    今天来聊聊面向对象的多态,这部分算是比较重要和核心的,很多工作2年多的程序员其实对于面向对象和多态的理解也是不到位的,这次好好总结下,理顺思路。

    三、多态:

      有多态之前必须要有继承,只有多个类同时继承了同一个类,才有多态这样的说法。

      在继承关系的前提下,实例化出不同的对象,这些对象调用相同的方法,但是却表现出不同的行为,这就叫做多态。

      在 C#语言中体现多态有三种方式:虚方法,抽象类, 接口

    1、虚方法

    1.1什么是虚方法?

    在父类中使用 virtual 关键字修饰的方法, 就是虚方法。在子类中可以使用 override 关键字对该虚方法进行重写。

    Virtual方法也可以单独执行。

    1.2虚方法语法

    父类:

    public virtual 返回值类型 方法名()

    {

    方法体代码;

    }

    子类:

    public override 返回值类型 方法名()

    {

    方法体代码;

    }

    例:老虎和猫继承同一个父类,实现“ 叫”虚方法

        class CatType
        {
            public virtual void Cry()
            {
                Console.WriteLine("深呼吸,张开嘴巴,开始:");
            }
        }

    class Cat:CatType { public override void Cry() { base.Cry(); Console.WriteLine("喵喵喵"); } }

    class Tiger:CatType { public override void Cry() { base.Cry(); Console.WriteLine("咆哮"); } }

    1.3.虚方法使用细节

    ①将父类的方法标记为虚方法, 就是在父类方法的返回值前加 virtual 关键字,表示这个方法可以被子类重写。

    ②子类重写父类方法, 在子类的方法的返回值前加 override 关键字。

    ③父类中的虚方法, 子类可以重写, 也可以不重写。

    ④父类中用 virtual 修饰的方法, 可以用于实现该方法共有的功能(比如初始化该方法), 然后在子类重写该方法时, 使用 base 关键字调用父类中的该方法。

    2、多态之里氏转换原则

    2.1 面向对象六大原则

    在使用面向对象思想进行程序设计开发过程中, 有六大原则需要注意, 六大原则在面向对象编程中的地位类似于“ 马列主义” “ 毛XX思想” “ 邓小平理论” 等,作为编程的“ 指导思想” 和“ 行动指南” 存在的。

    六大原则如下:

    ①单一职责原则; ②开闭原则; ③里氏转换原则;

    ④依赖倒置原则; ⑤接口隔离原则; ⑥迪米特原则;

    这六大面向对象编程原则, 在后续中我们会一一介绍到, 本节课讲解第一个原则: 里氏转换原则!先定义一个子类,重写cry方法,增加monkey方法

        class Cat:CatType
        {
            public override void Cry()
            {
                base.Cry();
                Console.WriteLine("喵喵喵");
            }
            public void Monkey()
            {
                Console.WriteLine("我是子类--Cat类");
            }
        }

    2.2 何为里氏转换

    ①子类对象可以直接赋值给父类变量;

    而且父类的变量cry方法也被重写了(override)。

    ②子类对象可以调用父类中的成员, 但是父类对象永远只能调用自己的成员;

    CatType无法调用monkey();

    ③如果父类对象中装的是子类对象, 可以将这个父类对象强转为子类对象;

                //现在方式.
                CatType ct = new Cat();
                ct.Cry();
                ct.MKCODE();

    目前ct虽然是子类对象,但是装在父类中,所以无法调用子类的monkey方法,强制转化之后,就可以使用monkey方法了

                Cat c2 = (Cat)ct;

                c2.Monkey();

    这里我们用的是强制类型转换,也可以使用is 和 as 转换

    is 和 as 两个关键字都可以进行类型转换。

    is: 如果转换成功, 返回 true, 失败返回 false;

    as: 如果转换成功, 返回对应的对象, 失败返回 null。

                bool mk = ct is Tiger;
                Console.WriteLine(mk);
                if(ct as Cat == null)
                {
                    Console.WriteLine("转换失败");
                }else{
                    Console.WriteLine("转换成功");
                }

    2.3 多态之抽象类语法

    2.3.1 抽象方法

    虚方法到抽象方法

    父类里面用 virtual 关键字修饰的方法叫做虚方法,子类可以使用override重新该虚方法,也可以不重写。

    虚方法还是有方法体的,当我们父类中的这个方法已经虚到完全无法确定方法体的时候,就可以使用另外一种形式来表现,这种形式叫抽象方法。

    2.3.2抽象方法语法

    抽象方法的返回值类型前用关键字abstract修饰且无方法体

    public abstract void Hello();

    抽象方法必须存在于抽象类中

    abstract class FuLei

    在定义类的关键字class前面加abstract 修饰的类就是抽象类。

    子类继承抽象类,使用 override关键字重写父类中所有的抽象方法。

    2.3.3 抽象类注意事项

    <1>抽象类中不一定要有抽象方法, 但是抽象方法必须存在于抽象类中。

    <2>抽象类不能被实例化, 因为抽象类中有抽象方法(无方法体), 如果真能实例化抽象类的话, 调用这些无方法体的方法是没有任何意义的, 所以无法实例化。

    2.3.4 使用场景

    <1>当父类中的方法不知道如何去实现的时候, 可以考虑将父类写成抽象类,将方法写成抽象方法。

    <2>如果父类中的方法有默认实现, 并且父类需要被实例化, 这时可以考虑将父类定义成一个普通类, 用虚方法实现多态。

    <3>如果父类中的方法没有默认实现, 父类也不需要被实例化, 则可以将该类定义为抽象类。

    2.3.5 抽象类编程案例

    前置回顾

    <1>关于多态的实现方式已经介绍了虚方法,抽象类两种方式了。

    <2>多态的使用前提,是建立在继承的关系之上的,也就是说必须要先有继承关系,然后才会出现多态

    <3>面向对象的封装,继承,多态,都是我们后期规划代码结构的基本思想。

    <4>大点的项目可能会有几百个独立的脚本文件,这么多的脚本文件,如果没有一个代码结构框架来管理的话,项目十有八九是会中途夭折的。

    案例:使用抽象类结构实现NPC模块

    在游戏中会出现很多种不同用途的NPC,这些NPC有各自的存在的价值和作用,同时又具备一些共性的东西。在开发NPC系统的时候,往往是需要提取共性,独立出一个父类,然后子类继承实现不同作用的NPC。

    分析:

    任务 NPC, 商贩 NPC, 铁匠 NPC, 三种 NPC 的种类。

    共有属性: npc 的名字, npc 的类型;

    共有方法: 都能和玩家交互(交谈);

        abstract class NPC
        {
            private string name;
            private NPCType type;
            public string Name
            {
                get { return name; }
                set { name = value; }
            }
            public NPCType Type
            {
                get { return type; }
                set { type = value; }
            }
            public NPC(string name, NPCType type)
            {
                this.name = name;
                this.type = type;
            }
            public abstract void Speak();
        }
        class TaskNPC:NPC
        {
            private string taskInfo;
            public TaskNPC(string taskInfo, string name, NPCType type)
                : base(name, type)
            {//使用base,将name和type传递给父类,进行构造
                this.taskInfo = taskInfo;
            }
            public override void Speak()
            {
                Console.WriteLine("NPC{0},任务{1}", base.Name, taskInfo);
            }
        }

    2.3.6虚方法抽象类语法对比

    2.4 多态之接口语法

    2.4.1 接口语法

    抽象类到接口

    当抽象类中所有的方法都是抽象方法的时候,这个时候可以把这个抽象类用另外

    一种形式来表现,这种形式叫接口。

    虚方法,抽象类,接口是三种实现多态的手段。

    语法格式要求:

    接口使用 interface 关键字定义,没有 class 关键字,接口名一般使用 “IXxxx”

     

    (实际使用要在interface前加public ,因为我有时候为了依赖注入,直接使用接口来装载子类对象)

     

    这种方式进行书写, 在一堆脚本中通过名字判断, I 开头的都是接口。

    接口中不能包含字段,但是可以包含属性(? 没有字段,如何写属性那? ?使用自动属性 public int Age {get;set;})

    (公共字段只是类用public修饰符所公开的简单公共变量,而属性则是对字段的封装,它使用get和set访问器来控制如何设置或返回字段值。)

    接口中定义的方法不能有方法体,全是抽象方法,但又不需要用 abstract 修饰;

    接口中的成员不允许添加访问修饰符,默认都是 public

     

    (既然是接口里面的方法,当然需要从外面调用,必然是public了。)

     

    namespace xxx
    {
        interface IFly

         //实际的使用情况是,interface前面也有可能加public,里面的方法倒是不用加public。比如用接口的实例装载子类型对象

        {
            //接口中不能包含字段.
    
            //private string name;
    
            //接口中的方法不能有方法体,不能有访问修饰符(默认是public)
    
              void Fly();
        }
    }

    2.4.2 接口注意事项

    <1>接口中所有的方法都是抽象方法,所以接口不能被实例化;

    <2>一个类可以实现多个接口,被实现的多个接口之间用逗号分隔开;

    class Batmobile:Car,IFly

    <3>一个接口可以继承多个接口, 接口之间也要用逗号分隔。

    类与类之间只能单继承。

    使用场景:

    接口是一种能力,是一种规范,当我们对现在已经存在的类的继承关系进行功能扩展的时候,就可以使用接口来完成相应的工作。

    具有特殊功能属性或者方法的子类,使用接口完成他的特殊点。

    接口独立于原有的继承关系之外

    2.5 多态之接口案例

    2.5.1 C#属性

    常规属性:先定义一个私有的字段,然后在为这个私有字段封装一个公开的属性,在属性中实现get和set两个方法,这种方式叫做常规属性。

      当我们使用常规属性的时候,可以在get和set方法中,编写逻辑代码对取值和赋值进行逻辑的校验。这种方式是我们之前一直在使用的方式。

      自动属性:在某些情况下,属性的get和set只是完成字段的取值和赋值操作,而不包含任何附加的逻辑代码,这个时候可以使用自动属性。

    例如:

    public int Age {get;set;}

    不用写字段,直接写属性

    当我们使用自动属性的时候, 就不需要再写对应的字段了, C#编译器会自动给我们的自动属性提供一个对应的字段。

    注意:在接口中使用属性,就要写自动属性的格式,因为接口中不支持字段。

    2.5.2 接口案例

    模拟电脑USB接口

    所有的电脑上都有 USB 接口,这些USB接口存在的目的是为了方便对电脑进行功能上的扩展,可以在这些接口上插U盘,移动硬盘,手机,外置光驱等等。之所以可以在USB接口上插入这些外置设备,是因为这些设备的接口都符合USB 接口的协议,符合了这个协议,才能使设备可以正常的和电脑连接。

    编码实现:

    USB是一个接口。

    U盘,移动硬盘,手机是具体的产品,这些产品在满足了自身功能的前提后,还需要实现这个USB接口规定的功能。

         interface IUSB

        {

            void Read();

            void Write();

        }

    2.6 多态之虚方法抽象类接口对比

    2.6.1 语法格式对比

    综合对比虚方法, 抽象类, 接口 三者的语法格式, 以及相关的关键字。

    记牢语法格式!

    2.6.2使用场景对比

    虚方法:父类中的个别方法用虚方法实现,然后允许子类在有需要的情况下重写这些虚方法。

    virtual和override

    父类中包含虚方法也可以实例化对象。

    抽象类:父类定义一系列的规范,子类去把父类里面定义的这些规范全部实现。

    Abstract和override

    父类是抽象类,那么不能单独实例化。

    接口:是一种功能的扩展,是在原有的类的继承关系以外的新功能的扩展。

    Interface Ixxxx
    void B1();
        class Zi:Fu,IBBB
        {
            public void B1()
            {
                Console.WriteLine("B1");
            }
        }

    2.7多态之里氏转换原则案例

    2.7.1多态综合案例

    模拟电脑与外部移动设备的关系:

    创建三个类:电脑类,U盘类,移动硬盘类。

    模拟外部存储设备插入电脑后,电脑对二者的存取操作。

     

     View Code

    这种算是面向接口开发。预留接口,进行后续扩展。

    2.7.2多态概念回顾

    在继承关系的前提下, 实例化出不同的对象, 这些对象调用相同的方法, 但是却

    表现出不同的行为, 这就叫做多态。

     

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    node.js报错throw err; // Rethrow non-MySQL errors e:serverTest ode_modulesmysqllibprotocolParser.js:79 解决方法
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