通过继承,一个类可以用作多种类型:可以用作它自己的类型、任何基类型,或者在实现接口时用作任何接口类型。这称为多态性。C# 中的每种类型都是多态的。类型可用作它们自己的类型或用作 Object 实例,因为任何类型都自动将 Object 当作基类型。
上面的话看不懂那我们来看看Java的多态是怎么定义的:多态存在的三个必要条件
- 继承或实现:在多态中必须存在有继承或实现关系的子类和父类
- 方法的重写:子类对父类中的某些方法进行重新定义(重写,使用@Override注解进行重写)
- 基类引用指向派生类对象,即父类引用指向子类对象,父类类型:指子类对象继承的父类类型,或实现的父接口类型
多态性不仅对派生类很重要,对基类也很重要。任何情况下,使用基类实际上都可能是在使用已强制转换为基类类型的派生类对象。基类的设计者可以预测到其基类中可能会在派生类中发生更改的方面。例如,表示汽车的基类可能包含这样的行为:当考虑的汽车为小型货车或敞篷汽车时,这些行为将会改变,基类可以将这些成员标记成虚拟的,从而允许表示敞篷汽车和小型货车的派生类重写该行为。
多态性概述
当派生类从基类继承时,它会获得积累的所有方法、字段、属性和事件。面向对象的语言使用虚方法表达多态。若要更改基类的数据和行为,可以使用新派生成员替换基类成员,或者可以重写虚拟的基类成员。使用新的派生成员替换基类的成员需要使用new关键字。如果基类定义一个方法、字段或属性,则new关键字用于在派生类中创建该方法、字段或属性的新定义。new关键字放置在要替换的类成员的返回类型之前。例如:
public class BaseClass
{
public void DoWork() {...}
public int WorkField;
public int WorkProperty { get {return 0}; }
}
public class DrivedClass: BaseClass
{
public new void DoWork() {...}
public new int WorkField;
public new int WorkProperty { get { return 0; }; }
}
使用new关键字时,调用的是新的类成员而不是已被替换的基类成员。这些基类成员被称为隐藏成员。如果将派生类的实例强制转换为基类的实例,就仍然可以调用隐藏类成员。例如:
// Calls the new method
DrivedClass B = new DrivedClass();
B.Dowork();
// Calls the old method
BaseClass A = (BaseClass) B;
A.DoWork();
为了使派生类的实例完全接替来自基类的类成员,基类必须将该成员声明为虚拟的。这是通过在该成员的返回类型之前添加virtual关键字来实现的。派生类可以选择使用override关键字而不是new,将基类实现替换为它自己的实现。例如:
public class BaseClass
{
public virtual void DoWork() { }
public virtual int WorkProperty
{
get { return 0; }
}
}
public class DerivedClass : BaseClass
{
public override void DoWork() { }
public override int WorkProperty
{
get { return 0; }
}
}
字段不能是虚拟的,只有方法、属性、事件和索引器才可以是虚拟的。当派生类重写某个虚拟成员时,即使该派生类的实例被当做基类的实例访问也会调用该成员,例如:
DrivedClass B = new DrivedClass();
B.DoWork(); // Calls the new method.
BaseClass A = (BaseClass)B;
A.DoWork(); // Also calls the new method.
使用虚拟方法和属性可以预先计划未来的扩展,由于在调用虚拟成员时不考虑调用方正在使用的类型,所以派生类可以选择完全更改基类的外观行为。
无论在派生类和最初声明虚拟成员的类之间已声明了多少个类,虚拟成员都将永远为虚拟成员。如果类 A 声明了一个虚拟成员,类 B 从 A 派生,类 C 从类 B 派生,则类 C 继承该虚拟成员,并且可以选择重写它,而不管类 B 是否为该成员声明了重写。例如:
public class A
{
public virtual void DoWork() { }
}
public class B : A
{
public override void DoWork() { }
}
public class C : B
{
public override void DoWork() { }
}
派生类可以通过将重写声明为密封的来停止虚拟继承。这需要在类成员声明中将 sealed 关键字放在 override 关键字的前面。例如:
public class C : B
{
public sealed override void DoWork() { }
}
在上面的示例中,方法 DoWork 对从 C 派生的任何类都不再是虚拟的。它对 C 的实例仍然是虚拟的 -- 即使将这些实例强制转换为类型 B 或类型 A。派生类可以通过使用 new 关键字替换密封的方法,如下面的示例所示:
public class D : C
{
public new void DoWork() { }
}
在此情况下,如果在 D 中使用类型为 D 的变量调用 DoWork,被调用的将是新的 DoWork。如果使用类型为 C、B 或 A 的变量访问 D 的实例,对 DoWork 的调用将遵循虚拟继承的规则,即把这些调用传送到类 C 的 DoWork 实现。已替换或重写某个方法或属性的派生类仍然可以使用基关键字访问基类的该方法或属性。例如:
public class A
{
public virtual void DoWork() { }
}
public class B : A
{
public override void DoWork() { }
}
public class C : B
{
public override void DoWork()
{
// Call DoWork on B to get B's behavior:
base.DoWork();
// DoWork behavior specific to C goes here:
// ...
}
}
注意:建议虚拟成员在它们自己的实现中使用 base 来调用该成员的基类实现。允许基类行为发生使得派生类能够集中精力实现特定于派生类的行为。未调用基类实现时,由派生类负责使它们的行为与基类的行为兼容。
什么是接口?
接口是包含一组虚方法的抽象类型,其中每一种方法都有其名称、参数和返回值。
接口方法不能包含任何实现,CLR允许接口可以包含事件、属性、索引器、静态方法、静态字段、静态构造函数以及常数。但是注意:C#中不能包含任何静态成员。
一个类可以实现多个接口,当一个类继承某个接口时,它不仅要实现该接口定义的所有方法,还要实现该接口从其他接口中继承的所有方法。
什么是抽象类?
抽象类提供多个派生类共享基类的公共定义,它既可以提供抽象方法,也可以提供非抽象方法。抽象类不能实例化,必须通过继承由派生类实现其抽象方法,因此对抽象类不能使用new关键字,也不能被密封。如果派生类没有实现所有的抽象方法,则该派生类也必须声明为抽象类。另外,实现抽象方法由overriding方法来实现。
三、相同点和不同点
3.1 相同点
\1. 都不能被直接实例化,都可以通过继承实现其抽象方法。
\2. 都是面向抽象编程的技术基础,实现了诸多的设计模式。
3.2 不同点
\1. 接口支持多继承;抽象类不能实现多继承。
\2. 接口只能定义抽象规则;抽象类既可以定义规则,还可能提供已实现的成员。
\3. 接口是一组行为规范;抽象类是一个不完全的类,着重族的概念。
\4. 接口可以用于支持回调;抽象类不能实现回调,因为继承不支持。
\5. 接口只包含方法、属性、索引器、事件的签名,但不能定义字段和包含实现的方法;抽象类可以定义字段、属性、包含有实现的方法。
\6. 接口可以作用于值类型和引用类型;抽象类只能作用于引用类型。例如,Struct就可以继承接口,而不能继承类。
通过相同与不同的比较,我们只能说接口和抽象类,各有所长,但无优略。在实际的编程实践中,我们要视具体情况来酌情量才,但是以下的经验和积累,或许能给大家一些启示,除了我的一些积累之外,很多都来源于经典,我相信经得起考验。所以在规则与场合中,我们学习这些经典,最重要的是学以致用,当然我将以一家之言博大家之笑,看官请继续。
3.3 规则与场合
\1. 请记住,面向对象思想的一个最重要的原则就是:面向接口编程。
\2. 借助接口和抽象类,23个设计模式中的很多思想被巧妙的实现了,我认为其精髓简单说来就是:面向抽象编程。
\3. 抽象类应主要用于关系密切的对象,而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
\4. 接口着重于CAN-DO关系类型,而抽象类则偏重于IS-A式的关系;
\5. 接口多定义对象的行为;抽象类多定义对象的属性;
\6. 接口定义可以使用public、protected、internal 和private修饰符,但是几乎所有的接口都定义为public,原因就不必多说了。
\7. 在接口中,所有的方法都默认为public。
\8. “接口不变”,是应该考虑的重要因素。所以,在由接口增加扩展时,应该增加新的接口,而不能更改现有接口。
\9. 尽量将接口设计成功能单一的功能块,以.NET Framework为例,IDisposable、IDisposable、IComparable、IEquatable、IEnumerable等都只包含一个公共方法。
\10. 接口名称前面的大写字母“I”是一个约定,正如字段名以下划线开头一样,请坚持这些原则。
\11. 如果预计会出现版本问题,可以创建“抽象类”。例如,创建了狗(Dog)、鸡(Chicken)和鸭(Duck),那么应该考虑抽象出动物(Animal)来应对以后可能出现风马牛的事情。而向接口中添加新成员则会强制要求修改所有派生类,并重新编译,所以版本式的问题最好以抽象类来实现。
\12. 从抽象类派生的非抽象类必须包括继承的所有抽象方法和抽象访问器的实实现。
\13. 对抽象类不能使用new关键字,也不能被密封,原因是抽象类不能被实例化。
\14. 在抽象方法声明中不能使用 static 或 virtual 修饰符。
**MSDN**这样建议:
\1. 如果预计要创建组件的多个版本,则创建抽象类。抽象类提供简单易行的方法来控制组件版本。通过更新基类,所有继承类都随更改自动更新。另一方面,接口一旦创建就不能更改。如果需要接口的新版本,必须创建一个全新的接口。
\2. 如果创建的功能将在大范围的全异对象间使用,则使用接口。抽象类应主要用于关系密切的对象,而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
\3. 如果要设计小而简练的功能块,则使用接口。如果要设计大的功能单元,则使用抽象类。
\4. 如果要在组件的所有实现间提供通用的已实现功能,则使用抽象类。抽象类允许部分实现类,而接口不包含任何成员的实现。
四、经典示例
.NET Framework中关于接口和抽象类的使用:
集合类使用了基于接口的设计,请关注System.Collections中关于接口的设计实现;
数据流相关类使用了基于抽象类的设计,请关注System.IO.Stream类的抽象类设计机制。