類的使用---進階編程篇（四）

　　很多講解編程的書籍在介紹類的時候就直接介紹屬性，字段，方法，事件等等，然后說下多態性，繼承性，等等，所有的這些東西對於初學者來說實在是虛無縹緲，對於什么地方該用類，該怎么設計類仍然是很模糊的，需要經驗大量的編程實踐才能摸索到里面的經驗，所以本節在講解的時候，會側重於舉例子來說明，為什么需要使用類，怎么使用類，至於類的繼承也會針對特定的情況來說明，讓大家對於類有個清晰的概念。

 

為什么需要使用類

　　理解這個問題對於學習編程的人非常的關鍵，對於有經驗的人來說，可能會回答，類可以分離功能，形成功能模塊，進而實現模塊開發，易於調試和代碼維護。對於初學者來說，鬼知道你在說什么啊！根本理解不了，需要多寫幾次類以后才能深刻的理解這些思想，所以此處會從更基礎的情況進行說明，假設我們有一台設備，上面有5個參數需要實時在軟件上顯示，作為初學者，我們會這么寫：（1s定時器模擬了讀取設備的場景）

 

代碼如下所示：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApp1
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private Timer TimerReadMachine = null;

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //初始化時鍾
            TimerReadMachine = new Timer();
            TimerReadMachine.Interval = 1000;
            TimerReadMachine.Tick += TimerReadMachine_Tick;
        }

        private void TimerReadMachine_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            Random r = new Random();
            label1.Text = "溫度1：" + r.Next(100, 300) + " ℃";
            label2.Text = "溫度2：" + r.Next(100, 300) + " ℃";
            label3.Text = "溫度3：" + r.Next(100, 300) + " ℃";
            label4.Text = "溫度4：" + r.Next(100, 300) + " ℃";
            label5.Text = "溫度5：" + r.Next(100, 300) + " ℃";
        }

        private void Form1_Shown(object sender, EventArgs e)
        {
            //啟動定時器
            TimerReadMachine.Start();
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if (MessageBox.Show("是否真的退出窗口？", "退出確認", MessageBoxButtons.YesNo) == DialogResult.No)
            {
                e.Cancel = true;
            }
        }

        private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
        }


        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Button button = new Button();
            button.Location = new System.Drawing.Point(328, 42);
            button.Name = "button2";
            button.Size = new System.Drawing.Size(75, 23);
            button.TabIndex = 0;
            button.Text = "button2";
            button.UseVisualStyleBackColor = true;
            button.Click += Button_Click;

            this.Controls.Add(button);
        }

        private void Button_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            MessageBox.Show("你點擊了button2");
        }



    }
}

　　上述的代碼有部分是上一章節的代碼，所以自行忽略，如果碰到上述的情況，只是將數據顯示一下就完事了還算簡單了，但實際情況更加復雜，通常需要緩存這五個溫度的數據，一遍根據需要進行獲取計算其他的需求，比如說，溫度的幅度區間，最大值最小值，溫度的平均值，溫度變大了還是變小了判定，等等情況，所以我們會將代碼改成下面這樣的：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApp1
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private Timer TimerReadMachine = null;

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //初始化時鍾
            TimerReadMachine = new Timer();
            TimerReadMachine.Interval = 1000;
            TimerReadMachine.Tick += TimerReadMachine_Tick;
        }

        int Temperature1 = 0;
        int Temperature2 = 0;
        int Temperature3 = 0;
        int Temperature4 = 0;
        int Temperature5 = 0;

        private void TimerReadMachine_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            Random r = new Random();
            int temp1 = r.Next(100, 300);
            int temp2 = r.Next(100, 300);
            int temp3 = r.Next(100, 300);
            int temp4 = r.Next(100, 300);
            int temp5 = r.Next(100, 300);
            label1.Text = "溫度1：" + temp1 + " ℃ " + (temp1 > Temperature1 ? "變大了" : "變小了");
            label2.Text = "溫度2：" + temp2 + " ℃ " + (temp2 > Temperature2 ? "變大了" : "變小了");
            label3.Text = "溫度3：" + temp3 + " ℃ " + (temp3 > Temperature3 ? "變大了" : "變小了");
            label4.Text = "溫度4：" + temp4 + " ℃ " + (temp4 > Temperature4 ? "變大了" : "變小了");
            label5.Text = "溫度5：" + temp5 + " ℃ " + (temp5 > Temperature5 ? "變大了" : "變小了");

            Temperature1 = temp1;
            Temperature2 = temp2;
            Temperature3 = temp3;
            Temperature4 = temp4;
            Temperature5 = temp5;
        }

        private void Form1_Shown(object sender, EventArgs e)
        {
            //啟動定時器
            TimerReadMachine.Start();
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if (MessageBox.Show("是否真的退出窗口？", "退出確認", MessageBoxButtons.YesNo) == DialogResult.No)
            {
                e.Cancel = true;
            }
        }

        private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
        }


        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Button button = new Button();
            button.Location = new System.Drawing.Point(328, 42);
            button.Name = "button2";
            button.Size = new System.Drawing.Size(75, 23);
            button.TabIndex = 0;
            button.Text = "button2";
            button.UseVisualStyleBackColor = true;
            button.Click += Button_Click;

            this.Controls.Add(button);
        }

        private void Button_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            MessageBox.Show("你點擊了button2");
        }



    }
}

　　效果如下：

 

　　在實際的開發中，一台設備的參數通常是幾十個或是上百個的數量級，或許你會說，我可以定義100個label啊，假設要監視100台設備呢，還要定義10000個label嗎，顯示是不可能的，再想想如果以后碰到需要追加一個參數的時候怎么辦（或許你會說，我會和工藝部門再三確認這些參數是不是足夠了，別人也保證了以后不再添加參數，事實上這根本沒什么卵用），再添加一台設備呢，你還要再定義那么多數據嗎？

　　為了解決上述留下來的編程困難，我們需要用到類的知識來解決，我們想要一種什么樣子的解決方案呢，首先肯定不希望重復定義那么多的參數吧，定義一台設備也就算了，2台的話，勉強復制下算了，超過10台，即時是復制粘貼也會受不了，其次希望多一台設備的情況下，稍微修改下代碼就可以實現。

　　我們把一台設備定義一個類，那么屬性就很多解決了，無非就是5個參數點，那么這個類就設計完成了：

 

    public class HslMachine
    {
        public int Temperature1 { get; set; }
        public int Temperature2 { get; set; }
        public int Temperature3 { get; set; }
        public int Temperature4 { get; set; }
        public int Temperature5 { get; set; }
    }

 

　　設計好類后，接着開始改造代碼，把原先的代碼改造成使用類完成的：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApp1
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private Timer TimerReadMachine = null;

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //初始化時鍾
            TimerReadMachine = new Timer();
            TimerReadMachine.Interval = 1000;
            TimerReadMachine.Tick += TimerReadMachine_Tick;
        }

        HslMachine machine1 = new HslMachine();

        private void TimerReadMachine_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            Random r = new Random();
            int temp1 = r.Next(100, 300);
            int temp2 = r.Next(100, 300);
            int temp3 = r.Next(100, 300);
            int temp4 = r.Next(100, 300);
            int temp5 = r.Next(100, 300);
            label1.Text = "溫度1：" + temp1 + " ℃ " + (temp1 > machine1.Temperature1 ? "變大了" : "變小了");
            label2.Text = "溫度2：" + temp2 + " ℃ " + (temp2 > machine1.Temperature2 ? "變大了" : "變小了");
            label3.Text = "溫度3：" + temp3 + " ℃ " + (temp3 > machine1.Temperature3 ? "變大了" : "變小了");
            label4.Text = "溫度4：" + temp4 + " ℃ " + (temp4 > machine1.Temperature4 ? "變大了" : "變小了");
            label5.Text = "溫度5：" + temp5 + " ℃ " + (temp5 > machine1.Temperature5 ? "變大了" : "變小了");

            machine1.Temperature1 = temp1;
            machine1.Temperature2 = temp2;
            machine1.Temperature3 = temp3;
            machine1.Temperature4 = temp4;
            machine1.Temperature5 = temp5;
        }

        private void Form1_Shown(object sender, EventArgs e)
        {
            //啟動定時器
            TimerReadMachine.Start();
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if (MessageBox.Show("是否真的退出窗口？", "退出確認", MessageBoxButtons.YesNo) == DialogResult.No)
            {
                e.Cancel = true;
            }
        }

        private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
        }


        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Button button = new Button();
            button.Location = new System.Drawing.Point(328, 42);
            button.Name = "button2";
            button.Size = new System.Drawing.Size(75, 23);
            button.TabIndex = 0;
            button.Text = "button2";
            button.UseVisualStyleBackColor = true;
            button.Click += Button_Click;

            this.Controls.Add(button);
        }

        private void Button_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            MessageBox.Show("你點擊了button2");
        }



    }


    public class HslMachine
    {
        public int Temperature1 { get; set; }
        public int Temperature2 { get; set; }
        public int Temperature3 { get; set; }
        public int Temperature4 { get; set; }
        public int Temperature5 { get; set; }
    }
}

　　或許你會說，你看嘛，根本沒有方便多少，而且寫的代碼還更多了，在只有一台設備的情況下，確實如你所說，代碼更難了，卻沒有實現更多的功能。但是，，，，，但是，，，，，你想想，如果你再增加一台設備呢？？？

        HslMachine machine1 = new HslMachine();
        HslMachine machine2 = new HslMachine();

　　這樣就解決拉！！！！！再增加一台的話，那就再實例化一個對象，可能你又會說，我要是有100台設備，還要實例化100個對象嗎，要是如果10000台設備呢？接下來激動人心的時刻到了，假設我們有10000台設備，應該怎么做呢？

        private HslMachine[] hslMachines = new HslMachine[10000];//聲明10000台設備的對象

　　這樣一來，就算你有1億台設備我也能實例化完成（假設一台設備1萬元，總值1萬億，所以幾乎不可能），需要注意的是，這個數組對象雖然實例化完成了，1萬台設備還需要自己實例化，不然就是空引用。當設備比較多的時候，再初始化數據的地方我們也要修改，不然每台設備都這么寫就要復制很多次了，這里精簡的過程就是方法的提煉，我們讓設備類支持自我初始化，所以新增一個方法：

    public class HslMachine  2  {  3         public int Temperature1 { get; set; }  4         public int Temperature2 { get; set; }  5         public int Temperature3 { get; set; }  6         public int Temperature4 { get; set; }  7         public int Temperature5 { get; set; }  8 
        /// <summary>
        /// 初始化數據 11         /// </summary>
        /// <param name="r">假想r是傳進來的設備底層數據</param>
        public void Initialization(Random r) 14  { 15             int temp1 = r.Next(100, 300); 16             int temp2 = r.Next(100, 300); 17             int temp3 = r.Next(100, 300); 18             int temp4 = r.Next(100, 300); 19             int temp5 = r.Next(100, 300); 20 
            Temperature1 = temp1; 22             Temperature2 = temp2; 23             Temperature3 = temp3; 24             Temperature4 = temp4; 25             Temperature5 = temp5; 26  } 27     }

　　但是這樣做了又發生一個問題，我們在窗體程序中就不知道一個數據的狀態是變大變小還是不變了，所以我們需要改造溫度的數據。使得溫度的數據也是一個類，這樣可以使得溫度數據包含更多的特性，甚至是最大值，最小值，參數名稱

 public class MachineParameter
    {
        public string ParameterName { get; set; }
        public int Temperature { get; set; }
        public int Status { get; set; }

        public int TemperatureMax { get; set; } = int.MinValue;

        public int TemperatureMin { get; set; } = int.MaxValue;
    }

    public class HslMachine
    {
        public MachineParameter Temperature1 = new MachineParameter()
        {
            ParameterName = "溫度1"
        };
        public MachineParameter Temperature2 = new MachineParameter()
        {
            ParameterName = "溫度2"
        };
        public MachineParameter Temperature3 = new MachineParameter()
        {
            ParameterName = "溫度3"
        };
        public MachineParameter Temperature4 = new MachineParameter()
        {
            ParameterName = "溫度4"
        };
        public MachineParameter Temperature5 = new MachineParameter()
        {
            ParameterName = "溫度5"
        };

        /// <summary>
        /// 初始化數據
        /// </summary>
        /// <param name="r">假想r是傳進來的設備底層數據</param>
        public void Initialization(Random r)
        {
            int temp1 = r.Next(100, 300);
            int temp2 = r.Next(100, 300);
            int temp3 = r.Next(100, 300);
            int temp4 = r.Next(100, 300);
            int temp5 = r.Next(100, 300);

            SetValue(Temperature1, temp1);
            SetValue(Temperature2, temp2);
            SetValue(Temperature3, temp3);
            SetValue(Temperature4, temp4);
            SetValue(Temperature5, temp5);
        }

        private void SetValue(MachineParameter para,int value)
        {
            if(para.Temperature>value)
            {
                para.Status = 1;
            }
            else if(para.Temperature == value)
            {
                para.Status = 0;
            }
            else
            {
                para.Status = -1;
            }


            if (para.TemperatureMax < value) para.TemperatureMax = value;
            if (para.TemperatureMin > value) para.TemperatureMin = value;

            para.Temperature = value;
        }
    }

 

　　到此為止，設備的類已經初具成形了，如果參數想要支持更多的特性，也方便進行擴充，如果再添加一些其他的參數信息，這個類編寫的就相當棒了。接下來就是顯示了，這次假設有50台設備，只顯示一台設備，不同的設備進行手動切換顯示，並顯示參數變大變小區別。界面重新調整：

 

　　然后界面的代碼重新設計：

namespace WindowsFormsApp1
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private Timer TimerReadMachine = null;

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            //初始化時鍾
            TimerReadMachine = new Timer();
            TimerReadMachine.Interval = 1000;
            TimerReadMachine.Tick += TimerReadMachine_Tick;

            int[] datas = new int[hslMachines.Length];
            //設備實例化
            for (int i = 0; i < hslMachines.Length; i++)
            {
                hslMachines[i] = new HslMachine();
                datas[i] = i + 1;
            }
            //初始化組合框
            comboBox1.SelectedIndexChanged += ComboBox1_SelectedIndexChanged;
            comboBox1.DataSource = datas;
        }

        private void ComboBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            //選擇發生了變化
            ShowSpecifiedMachine();
        }

        private HslMachine[] hslMachines = new HslMachine[50];//聲明10000台設備的對象

        private void TimerReadMachine_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            Random r = new Random();

            for (int i = 0; i < hslMachines.Length; i++)
            {
                hslMachines[i].Initialization(r);
            }

            ShowSpecifiedMachine();
        }

        private void ShowSpecifiedMachine()
        {
            int i = comboBox1.SelectedIndex;
            HslMachine machine = hslMachines[i];
            ShowTemperatureChange(label1, label10, machine.Temperature1);
            ShowTemperatureChange(label2, label9, machine.Temperature2);
            ShowTemperatureChange(label3, label8, machine.Temperature3);
            ShowTemperatureChange(label4, label7, machine.Temperature4);
            ShowTemperatureChange(label5, label6, machine.Temperature5);
        }

        private void ShowTemperatureChange(Label label_1, Label label_2,MachineParameter para)
        {
            label_1.Text = para.ParameterName + "：" + para.Temperature + " ℃ ";
            switch (para.Status)
            {
                case -1: label_2.BackColor = Color.LimeGreen; break;
                case 1: label_2.BackColor = Color.Tomato; break;
                default: label_2.BackColor = SystemColors.Control; break;
            }
        }

        private void Form1_Shown(object sender, EventArgs e)
        {
            //啟動定時器
            TimerReadMachine.Start();
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if (MessageBox.Show("是否真的退出窗口？", "退出確認", MessageBoxButtons.YesNo) == DialogResult.No)
            {
                e.Cancel = true;
            }
        }

        private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
        }


        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Button button = new Button();
            button.Location = new System.Drawing.Point(328, 42);
            button.Name = "button2";
            button.Size = new System.Drawing.Size(75, 23);
            button.TabIndex = 0;
            button.Text = "button2";
            button.UseVisualStyleBackColor = true;
            button.Click += Button_Click;

            this.Controls.Add(button);
        }

        private void Button_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            MessageBox.Show("你點擊了button2");
        }



    }

　　至此，已經將軟件開發思路大致講完，后面的類的多態性需要另開一片文章講解，一個好的軟件系統需要花大量的時間不停的去優化，調整，路漫漫其修遠兮。