C# 面向對象三大特性：封裝、繼承、多態

面向對象有封裝、繼承、多態這三個特性，面向對象編程按照現實世界的特點來管理復雜的事物，把它們抽象為對象，具有自己的狀態和行為，通過對消息的反應來完成任務。這種編程方法提供了非常強大的多樣性，大大增加了代碼的重用機會，增加了程序開發的速度，將具備獨立性特制的程序代碼包裝起來，修改部分程序代碼時不至於會影響到程序的其他部分。

1.封裝

每個對象都包含它進行操作所需要的所有信息，封裝只公開代碼單元的對外接口，而隱藏其具體實現，盡量不對外公開代碼。使用封裝有很多好處，從設計角度來講，封裝可以對外屏蔽一些重要的信息，比如使用電腦的人只要知道怎么使用電腦就可以，不用知道這些功能具體是怎么實現的；從安全性考慮，封裝使對代碼的修改更加安全和容易，封裝明確的指出了哪些屬性和方法是外部可以訪問的，這樣當需要調整這個類的代碼時，只要保證公有屬性不變，公有方法的參數和返回值類型不變，那么就可以盡情的修改這個類，而不會影響到程序的其他部分；封裝還避免了命名沖突的問題，封裝有隔離作用，不同的類中可以有相同名稱的方法和屬性，但不會混淆，也可以減少耦合。

2.繼承

繼承可以使用現有類的所有功能，並在無須重新編寫原來的類的情況下，對這些功能進行擴展。使用繼承而產生的類被稱為派生類或子類，而被繼承的類則稱為基類或超類或父類。繼承表示一個類型派生於一個基類型，它擁有該基類型的所有成員字段和函數，其子類是對父類的擴展；接口繼承是表示一個類型只繼承了函數的簽名，沒有繼承任何實現代碼。繼承划分了類的層次性，也可以說繼承是對類的分組，父類代表的是抽象的類，更常用的類，而子類代表的是更為具體，更為細化的類；繼承是實現代碼重用、擴展的重要手段。所謂抽象的類是指與具體的事項相聯系，但只是表達整體而不是具體概念的類，比如說形狀包含正方形、長方形、圓等，這時候形狀是一個抽象的概念，相當於一個父類，而正方形、長方形、圓是具體的形狀，相當於是子類。

3.多態

多態是指程序中同名的不同方法共存的情況，主要通過子類對父類方法的覆蓋來實現多態。這樣，不同類的對象可以用同名的方法完成特定的功能，但具體的實現方法卻可以不同。比如說形狀包含正方形、長方形、圓等，每個形狀都有面積和周長，但是不同的形狀計算面積和周長的方法都不同。

下面就舉個例子來說明封裝、繼承、多態：

這個例子的基類，就是上面描述概念的時候提到的形狀，形狀是基類，而這個基類是個抽象的概念，而不是具體的，因此是抽象類，此類包含屬性形狀名稱、輸出形狀周長和面積的方法以及計算形狀周長和面積的抽象方法：

/// <summary>
/// 形狀基類
/// </summary>
public abstract class Shape
{
  /// <summary> 
  /// 形狀名稱
  /// </summary>
  public string ShapeName { get; private set; }
 
  public Shape(string shapeName)
  {
    ShapeName = shapeName;
  }
 
  /// <summary>
  /// 輸出形狀周長
  /// </summary>
  public virtual void PrintPerimeter(double perimeter)
  {
    Console.WriteLine(ShapeName + " Perimeter: " + perimeter);
  }
 
  /// <summary>
  /// 輸出形狀面積
  /// </summary>
  public virtual void PrintArea(double area)
  {
    Console.WriteLine(ShapeName + " Area: " + area);
  }
 
  /// <summary>
  /// 計算形狀周長
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public abstract double CalculatePerimeter();
 
  /// <summary>
  /// 計算形狀面積
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public abstract double CalculateArea();
}

下面再來看具體的子類，子類是圓，包含屬性半徑、計算周長和面積的方法：

/// <summary>
/// 圓
/// </summary>
public class Circle : Shape
{
  /// <summary>
  /// 圓的半徑
  /// </summary>
  public double R { get; set; }
 
  public Circle()
    : base("Circle")
  {
    this.R = 0;
  }
 
  /// <summary>
  /// 圓的周長
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public override double CalculatePerimeter()
  {
    return 2 * Math.PI * R;
  }
 
  /// <summary>
  /// 圓的面積
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public override double CalculateArea()
  {
    return Math.PI * R * R;
  }
}

再來看看長方形，包含屬性高度和寬度、計算周長和面積的方法：

public class Rectangle : Shape
  {
    /// <summary>
    /// 長方形的長度
    /// </summary>
    public double Width { get; set; }
 
    /// <summary>
    /// 長方形的高度
    /// </summary>
    public double Height { get; set; }
 
    public Rectangle()
      : base("Rectangle")
    {
      Width = 0;
      Height = 0;
    }
 
    /// <summary>
    /// 長方形的周長
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public override double CalculatePerimeter()
    {
      return (Width + Height) * 2;
    }
 
    /// <summary>
    /// 長方形的面積
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public override double CalculateArea()
    {
      return Width * Height;
    }
  }

以下是調用的代碼：

Circle circle = new Circle();
circle.R = 20;
 
Square square = new Square();
square.Edge = 10;
 
Rectangle rectangle = new Rectangle();
rectangle.Width = 20;
rectangle.Height = 30;
 
// 把子類賦給父類，能更好的體現多態性
IList<Shape> shapeList = new List<Shape>();
shapeList.Add(circle);
shapeList.Add(square);
shapeList.Add(rectangle);
 
foreach (var shape in shapeList)
{
  shape.PrintPerimeter(shape.CalculatePerimeter());
  shape.PrintArea(shape.CalculateArea());
}

在此例子中，輸出形狀的周長和面積的方法沒有太大作用，是因為方法的具體實現比較簡單，如果是復雜的方法時會有很大作用。比如說想要實現拖拽功能，每個形狀都是可以拖拽的，而且每個形狀拖拽的方法都會是一樣的，但是想要實現拖拽功能可不像輸出這么簡單，這時候子類可以繼承父類的方法，直接調用。