深入淺出談C#多態(tài)
一、什么是C#多態(tài)？
面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的另外一個(gè)重要概念是多態(tài)性。在運(yùn)行時(shí)，可以通過(guò)指向基類(lèi)的指針，來(lái)調(diào)用實(shí)現(xiàn)派生類(lèi)中的方法?？梢园岩唤M對(duì)象放到一個(gè)數(shù)組中，然后調(diào)用它們的方法，在這種場(chǎng)合下，多態(tài)性作用就體現(xiàn)出來(lái)了，這些對(duì)象不必是相同類(lèi)型的對(duì)象。當(dāng)然，如果它們都繼承自某個(gè)類(lèi)，你可以把這些派生類(lèi)，都放到一個(gè)數(shù)組中。如果這些對(duì)象都有同名方法，就可以調(diào)用每個(gè)對(duì)象的同名方法。
同一操作作用于不同的對(duì)象，可以有不同的解釋?zhuān)a(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果，這就是多態(tài)性。多態(tài)性通過(guò)派生類(lèi)重載基類(lèi)中的虛函數(shù)型方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，多態(tài)性是一個(gè)非常重要的概念，它允許客戶(hù)對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行操作，由對(duì)象來(lái)完成一系列的動(dòng)作，具體實(shí)現(xiàn)哪個(gè)動(dòng)作、如何實(shí)現(xiàn)由系統(tǒng)負(fù)責(zé)解釋。
“多態(tài)性”一詞最早用于生物學(xué)，指同一種族的生物體具有相同的特性。在C#中，多態(tài)性的定義是：同一操作作用于不同的類(lèi)的實(shí)例，不同的類(lèi)將進(jìn)行不同的解釋?zhuān)?**產(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果。C#支持兩種類(lèi)型的多態(tài)性：
◆編譯時(shí)的多態(tài)性
編譯時(shí)的多態(tài)性是通過(guò)重載來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于非虛的成員來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)在編譯時(shí)，根據(jù)傳遞的參數(shù)、返回的類(lèi)型等信息決定實(shí)現(xiàn)何種操作。
◆運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性
運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性就是指直到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，才根據(jù)實(shí)際情況決定實(shí)現(xiàn)何種操作。C#中，運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性通過(guò)虛成員實(shí)現(xiàn)。
編譯時(shí)的多態(tài)性為我們提供了運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，而運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性則帶來(lái)了高度靈活和抽象的特點(diǎn)。
二、實(shí)現(xiàn)C#多態(tài)
C#多態(tài)性是類(lèi)為方法（這些方法以相同的名稱(chēng)調(diào)用）提供不同實(shí)現(xiàn)方式的能力。多態(tài)性允許對(duì)類(lèi)的某個(gè)方法進(jìn)行調(diào)用而無(wú)需考慮該方法所提供的特定實(shí)現(xiàn)。例如，可能有名為Road的類(lèi)，它調(diào)用另一個(gè)類(lèi)的Drive方法。這另一個(gè)類(lèi)Car可能是SportsCar或SmallCar，但二者都提供Drive方法。雖然Drive方法的實(shí)現(xiàn)因類(lèi)的不同而異，但Road類(lèi)仍可以調(diào)用它，并且它提供的結(jié)果可由Road類(lèi)使用和解釋。
可以用不同的方式實(shí)現(xiàn)組件中的多態(tài)性：
◆接口多態(tài)性。
◆繼承多態(tài)性。
◆通過(guò)抽象類(lèi)實(shí)現(xiàn)的多態(tài)性。
接口多態(tài)性
多個(gè)類(lèi)可實(shí)現(xiàn)相同的“接口”，而單個(gè)類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)接口。接口本質(zhì)上是類(lèi)需要如何響應(yīng)的定義。接口描述類(lèi)需要實(shí)現(xiàn)的方法、屬性和事件，以及每個(gè)成員需要接收和返回的參數(shù)類(lèi)型，但將這些成員的特定實(shí)現(xiàn)留給實(shí)現(xiàn)類(lèi)去完成。
組件編程中的一項(xiàng)強(qiáng)大技術(shù)是能夠在一個(gè)對(duì)象上實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。每個(gè)接口由一小部分緊密聯(lián)系的方法、屬性和事件組成。通過(guò)實(shí)現(xiàn)接口，組件可以為要求該接口的任何其他組件提供功能，而無(wú)需考慮其中所包含的特定功能。這使后續(xù)組件的版本得以包含不同的功能而不會(huì)干擾核心功能。其他開(kāi)發(fā)人員最常使用的組件功能自然是組件類(lèi)本身的成員。然而，包含大量成員的組件使用起來(lái)可能比較困難?？梢钥紤]將組件的某些功能分解出來(lái)，作為私下實(shí)現(xiàn)的單獨(dú)接口。
根據(jù)接口來(lái)定義功能的另一個(gè)好處是，可以通過(guò)定義和實(shí)現(xiàn)附加接口增量地將功能添加到組件中。優(yōu)點(diǎn)包括：
1.簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，因?yàn)榻M件開(kāi)始時(shí)可以很小，具有最小功能；之后，組件繼續(xù)提供最小功能，同時(shí)不斷插入其他的功能，并通過(guò)實(shí)際使用那些功能來(lái)確定合適的功能。
2.簡(jiǎn)化了兼容性的維護(hù)，因?yàn)榻M件的新版本可以在添加新接口的同時(shí)繼續(xù)提供現(xiàn)有接口?？蛻?hù)端應(yīng)用程序的后續(xù)版本可以利用這些接口的優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)繼承實(shí)現(xiàn)的多態(tài)性
多個(gè)類(lèi)可以從單個(gè)基類(lèi)“繼承”。通過(guò)繼承，類(lèi)在基類(lèi)所在的同一實(shí)現(xiàn)中接收基類(lèi)的所有方法、屬性和事件。這樣，便可根據(jù)需要來(lái)實(shí)現(xiàn)附加成員，而且可以重寫(xiě)基成員以提供不同的實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)注意，繼承類(lèi)也可以實(shí)現(xiàn)接口，這兩種技術(shù)不是互斥的。
C#通過(guò)繼承提供多態(tài)性。對(duì)于小規(guī)模開(kāi)發(fā)任務(wù)而言，這是一個(gè)功能強(qiáng)大的機(jī)制，但對(duì)于大規(guī)模系統(tǒng)，通常證明會(huì)存在問(wèn)題。過(guò)分強(qiáng)調(diào)繼承驅(qū)動(dòng)的多態(tài)性一般會(huì)導(dǎo)致資源大規(guī)模地從編碼轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)，這對(duì)于縮短總的開(kāi)發(fā)時(shí)間沒(méi)有任何幫助。
何時(shí)使用繼承驅(qū)動(dòng)的多態(tài)性呢？使用繼承首先是為了向現(xiàn)有基類(lèi)添加功能。若從經(jīng)過(guò)完全調(diào)試的基類(lèi)框架開(kāi)始，則程序員的工作效率將大大提高，方法可以增量地添加到基類(lèi)而不中斷版本。當(dāng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)包含多個(gè)相關(guān)類(lèi)，而對(duì)于某些通用函數(shù)，這些相關(guān)類(lèi)必須共享同樣的實(shí)現(xiàn)時(shí)，您也可能希望使用繼承。重疊功能可以在基類(lèi)中實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用程序中使用的類(lèi)可以從該基類(lèi)中派生。抽象類(lèi)合并繼承和實(shí)現(xiàn)的功能，這在需要二者之一的元素時(shí)可能很有用。
通過(guò)抽象類(lèi)實(shí)現(xiàn)的多態(tài)性
抽象類(lèi)同時(shí)提供繼承和接口的元素。抽象類(lèi)本身不能實(shí)例化，它必須被繼承。該類(lèi)的部分或全部成員可能未實(shí)現(xiàn)，該實(shí)現(xiàn)由繼承類(lèi)提供。已實(shí)現(xiàn)的成員仍可被重寫(xiě)，并且繼承類(lèi)仍可以實(shí)現(xiàn)附加接口或其他功能。
抽象類(lèi)提供繼承和接口實(shí)現(xiàn)的功能。抽象類(lèi)不能示例化，必須在繼承類(lèi)中實(shí)現(xiàn)。它可以包含已實(shí)現(xiàn)的方法和屬性，但也可以包含未實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，這些未實(shí)現(xiàn)過(guò)程必須在繼承類(lèi)中實(shí)現(xiàn)。這使您得以在類(lèi)的某些方法中提供不變級(jí)功能，同時(shí)為其他過(guò)程保持靈活性選項(xiàng)打開(kāi)。抽象類(lèi)的另一個(gè)好處是：當(dāng)要求組件的新版本時(shí)，可根據(jù)需要將附加方法添加到基類(lèi)，但接口必須保持不變。
何時(shí)使用抽象類(lèi)呢？當(dāng)需要一組相關(guān)組件來(lái)包含一組具有相同功能的方法，但同時(shí)要求在其他方法實(shí)現(xiàn)中具有靈活性時(shí)，可以使用抽象類(lèi)。當(dāng)預(yù)料可能出現(xiàn)版本問(wèn)題時(shí)，抽象類(lèi)也具有價(jià)值，因?yàn)榛?lèi)比較靈活并易于被修改。
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