C#面向對象三大特性之二:繼承


面向對象的三大特性之一的封裝,解決了將對同一對象所能操作的所有信息放在一起,實現統一對外調用,實現了同一對象的復用,降低了耦合。

     但在實際應用中,有好多對象具有相同或者相似的屬性,比如有一個對象 果樹(FruitTree),它有成員屬性葉子(Leaf),會開花(Flower),有樹干(Stem),有樹根(Root),它還會生長(Growth方法)。

     有另一個對象蘋果樹(AppleTree)它也是果樹,具有果樹所有特性,那么我們在編程的時候,定義了一個蘋果樹對象,假如再有一個桔子樹(OrangeTree)、桃樹(PeachTree)呢,我們不能一直復制這個對象改名字實現吧?這里就要用到面向對象的第二個特性:繼承。

1.什么是繼承

     上面的果樹(FruitTree) 和桔樹(OrangeTree)之間是一個“ is-a ”的關系,即我們可以說 “桔樹是果樹”。在面向對象編程中,我們把這種關系稱為 “繼承”,即桔樹繼承自果樹。或者說,桔樹類是果樹類的派生類;也可以說果樹是父類,桔樹是子類。同樣的蘋果樹也可以繼承果樹,那么蘋果樹也可以說是果樹的子類。在這里我們發現一個類可以有多個派生類,也就是一個類可以被多個類繼承.

繼承相關的概念:

(1) 當一個類A能夠獲取另一個類B中所有非私有的數據和操作的定義作為自己的部分或全部成分時,就稱這兩個類之間具有繼承關系。

(2) 被繼承的類B稱為父類或基類,繼承了父類的類A稱為子類或派生類.

2.繼承的特點

上面的例子,假如蘋果樹繼承自果樹,那么蘋果樹除了具有果樹所有的屬性(葉子,根、花)和方法(生長)之外,蘋果樹還有自己特有的一些屬性,比如有自己的果實蘋果(Apple); 同樣桃樹有自己的果實桃子(Peach),因此繼承的子類可以有自己獨有的成員(屬性或方法等)。

特點一:派生類除了繼承父類的特性外,還可以有自己獨有特性

上面說到的父類果樹(FruitTree)除了有葉子、根、花這些公有的成員之外,也可以有自己的私有成員,比如種類(落葉果樹、常綠果樹),而“種類”這個成員,並不是它的子類蘋果樹(AppleTree)和桔樹(OrangeTree)所具有的,因此是私有成員,子類繼承父類后,並不能擁有父類的私有成員。

特點二:子類不能擁有父類的私有成員

還是上面的例子,假如果樹有一個公有方法生長(Growth),它有兩個子類桃樹和蘋果樹,那么子類也同時擁有生長這個方法,但是桃樹和蘋果樹的生長過程是不同的,我們可以修改這個方法以適應不同種類果樹的生長。

特點三:子類可以以自己的方式實現父類的功能(即方法重寫)

3.繼承的實現

     通過上面的例子,我們已經對繼承很熟悉了,拋開概念。簡單的說,繼承一詞本就來源於生活,有財產繼承,精神繼承。面向對象編程只不過就是把這些概念抽象化而已,通俗來說就是“蘋果樹是一顆果樹”   

代碼實現上面的例子   

  1 /// <summary>
  2     /// 果樹類
  3     /// </summary>
  4     class FruitTree
  5     {
  6         /// <summary>
  7         /// 名稱
  8         /// 說明:修飾符 protected 保護訪問。只限於本類和子類訪問,實例不能訪問。
  9         /// </summary>
 10         protected string name;
 11         /// <summary>
 12         /// 構造函數
 13         /// </summary>
 14         public FruitTree()
 15         {
 16             this.name = "無名";
 17         }
 18         /// <summary>
 19         /// 構造函數二
 20         /// </summary>
 21         /// <param name="name"></param>
 22         public FruitTree(string name)
 23         {
 24             this.name = name;
 25         }
 26         object _leaf;
 27         object _root;
 28         object _flower;
 29         string _type;
 30         /// <summary>
 31         /// 葉子(公有屬性)
 32         /// </summary>
 33         public object leaf
 34         {
 35             get { return _leaf; }
 36             set { _leaf = value; }
 37         }
 38         /// <summary>
 39         /// 根(公有屬性)
 40         /// </summary>
 41         public object root
 42         {
 43             get { return _root; }
 44             set { _root = value; }
 45         }
 46         /// <summary>
 47         /// 花(公有屬性)
 48         /// </summary>
 49         public object flower
 50         {
 51             get { return _flower; }
 52             set { _flower = value; }
 53         }
 54         /// <summary>
 55         /// 類別(不定義修飾符,默認為私有)
 56         /// </summary>
 57         string type
 58         {
 59             get { return _type; }
 60             set { _type = value; }
 61         }
 62   
 63     }
 64 
 65     /// <summary>
 66     /// 蘋果樹類
 67     /// 繼承自:果樹類
 68     /// </summary>
 69     class AppleTree:FruitTree
 70     {
 71         string _myName;
 72         /// <summary>
 73         /// 構造函數
 74         /// 說明:子類調用父類同樣的構造函數,需要使用 :base()
 75         /// </summary>
 76         public AppleTree():base()
 77         {          
 78         }
 79         /// <summary>
 80         /// 構造函數二
 81         /// 說明:子類調用父類同樣的構造函數,需要使用 :base(name)
 82         /// </summary>
 83         /// <param name="name"></param>
 84         public AppleTree(string name):base(name)
 85         {
 86             _myName = name;
 87         }             
 88 
 89         /// <summary>
 90         /// 返回果實的名字
 91         /// </summary>
 92         /// <returns></returns>
 93         public string MyFruitName()
 94         {
 95             return "我是:" + _myName + ";我的果實叫:蘋果";
 96         }
 97     }
 98     /// <summary>
 99     /// 桔樹類
100     /// 繼承自:果樹類
101     /// </summary>
102     class OrangeTree : FruitTree
103     {
104         string _myName;
105         /// <summary>
106         /// 構造函數
107         /// 說明:子類調用父類同樣的構造函數,需要使用 :base()
108         /// </summary>
109         public OrangeTree(): base()
110         {
111         }
112         /// <summary>
113         /// 構造函數二
114         /// 說明:子類調用父類同樣的構造函數,需要使用 :base(name)
115         /// </summary>
116         /// <param name="name"></param>
117         public OrangeTree(string name): base(name)
118         {
119             _myName = name;
120         }
121 
122         /// <summary>
123         /// 返回果實的名字
124         /// </summary>
125         /// <returns></returns>
126         public string MyFruitName()
127         {
128             return "我是:"+_myName+";我的果實叫:桔子";
129         }
130     }

調用子類:

//調用子類
AppleTree appleTree = new AppleTree("蘋果樹");
string myName = appleTree.MyFruitName();
//返回結果為:我是:蘋果樹;我的果實叫:蘋果
//調用子類
OrangeTree orangeTree = new OrangeTree("桔子樹"); 
string myName = orangeTree. MyFruitName (); 
//返回結果為:我是:桔子樹;我的果實叫:桔子

通這段代碼,我們可以看到有了基類果樹,那么我們再有幾百種樹,只需要一個繼承就可以了,對於子類AppleTree.MyFruitName()返回名字這個方法,在不同子類中可以特有,就是繼承的特點,可以增加特有成員。雖然對於獨有特點需要在每個子類中單獨定義,但是共享父類成員已經讓我們省去不少工作量了,最重要的程序的結構更加清晰、易於維護了。

4.繼承的缺點

     看到這個標題,小伙伴們也許很驚訝,既然說了這么多面向對象繼承特性的好處,原來還有缺點。當然,世界上沒有完美的東西,繼承也是。

     缺點一:父類變化,子類不得不變;

     缺點二:繼承破壞了包裝,父類的細節暴露給了子類。

     前一節說了封裝的獨立特性,是減少了耦合性,而繼承其為了實現復用卻增加了耦合性。

     說到這里小伙伴們糾結了,那么到底要不要使用繼承,答案是肯定的,它的優點和光芒掩蓋了缺點,也就是說好處更多一些。這里說明它的缺點,就是提醒我們在使用過程中盡量避免它的缺點所帶來的后果。

     那么要如何才能很好的使用繼承呢?我們應該注意這么幾點:

a.當兩個對象間是“is a”關系時,可以使用繼承(比如蘋果樹是樹);b.當兩個對象是“has a”關系時,不宜使用繼承(比如手是人的一部分,不能讓手繼承人);

     對於繼承的優缺點,我們記住一點:要合理使用繼承,才能發揮最佳效果,而不是盲目使用。

     作為面向對象的三大特性之一:繼承,可以說是學好面向對象編程的重中之重。

要點:

1:父類中的私有成員,派生類是絕不能訪問;

2:C#要求一個類只能有一個直接基類;

3:被“sealed”關鍵字修飾的類將不能被繼承;

4:被“protected”修飾的成員或者數據可以直接被派生類訪問,屬於“可以在家族里分享的秘密”。

5:善用“base”關鍵字,顯示調用合適的自定義基類構造函數而不是使用默認構造函數。

6:繼承需要合理使用才能發揮最佳效果,一般情況下適用於“is a”關系,不適用“has a”關系。

 


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