C#面向对象（三）：多态

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。

    class Computer
    {
        private string brand;
        public IUSB USB_1;
        public IUSB USB_2;
        public string Brand
        {
            get { return brand; }
            set { brand = value; }
        }
        public Computer(string brand)
        {
            this.brand = brand;
        }
        public void Start()
        {
            Console.WriteLine("{0}品牌的电脑开机中...", brand);
        }
        public void End()
        {
            Console.WriteLine("{0}品牌的电脑关机中...", brand);
        }
    interface IUSB
    {
        /// <summary>
        /// 读取移动设备中的数据.
        /// </summary>
        void Read();
        /// <summary>
        /// 往移动设备中写入数据.
        /// </summary>
        void Write(string content);
    }
class HardDisk:Disk,IUSB
    {
        /// <summary>
        /// 硬盘的存储空间.
        /// </summary>
        private string content;
        public HardDisk(string brand)
            : base(brand)
        {
        }
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("{0}读取数据{1}", Brand, content);
        }
        public void Write(string content)
        {
            this.content += content;
            Console.WriteLine("{0}存入数据{1}", Brand, content);
        }
}
static void Main(string[] args)
        {
            UDisk u1 = new UDisk("金士顿32GB");
            HardDisk h1 = new HardDisk("三星500GB");
            Computer c1 = new Computer("联想");
            c1.Start();
            c1.USB_1 = u1;
            c1.USB_1.Write("擅码网");
            c1.USB_1.Write("MKCODE");
            c1.USB_1.Read();
            c1.USB_2 = h1;
            c1.USB_2.Write("mkcode.net");
            c1.USB_2.Write("lkk");
            c1.USB_2.Read();
            c1.End();
            Console.WriteLine();
            Computer c2 = new Computer("戴尔");
            c2.Start();
            c2.End();
            Console.ReadKey();
        }

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。