深入理解 C# 架构思维：继承的界限、多态的解耦与属性的封装

C#学习笔记面向对象编程继承什么是继承继承的语法方法的重写构造函数的重载与 base 关键字动物世界完整实例踩坑汇总面向对象编程多态多态的实现步骤踩坑汇总面向对象编程封装核心套路私有字段 公开属性代码实例踩坑汇总面向对象编程继承如果说上周学习的“类和对象”是教我们如何从无到有“捏”出一个实体那么这周学习的继承就是教我们如何“站在巨人的肩膀上”写代码最大的作用就是能够以尽量少的代码实现需要的功能避免做重复的体力活。什么是继承继承说白了就是“子承父业”。子类可以原封不动地继承父类公开的属性字段和行为方法。拿“动物世界”来举例所有的动物都有“名字”和“性别”这些通用属性。系统不可能为狗、青蛙、鸡把这些相同的代码重复写好几遍得不偿失。正确的做法是写一个基类也就是父类叫Animal把通用的属性放进去。然后创建一个“派生类也就是子类”叫Dog狗类去继承Animal。这样一只狗一生下来就自动拥有了名字和性别并且我们还可以单独给狗添加它特有的尾巴 (weiBa)属性和咬的 (Bite)的动作。继承的语法在 C# 中继承的语法非常简单只需要一个英文冒号:。// 父类动物publicclassAnimal{publicstringname;publicdoubleweight;}// 子类狗继承于动物publicclassDog:Animal{// 狗类特有的方法父类是没有的publicvoidBite(){Console.WriteLine(咬的动作);}}方法的重写虽然儿子继承了老子的手艺但时代变了儿子总得推陈出新。这就引出了面向对象的另一个重要概念重写。比如接上一个例子所有动物都会“吃”父类方法但狗吃肉青蛙吃虫子所以吃的方法应是不一样的。而子类想要修改父类的方法需要满足两个硬性条件父类要“放权”父类的方法必须加上virtual虚拟关键字。子类要“声明”子类在修改这个方法时必须加上override重写关键字。//动物类父类publicclassAnimal{// 加上 virtual允许子类重写publicvirtualvoideat(){Console.WriteLine(真好吃);}}//狗类子类publicclassDog:Animal{// 加上 override覆盖父类的吃法publicoverridevoideat(){Console.WriteLine(肉真好吃);}}构造函数的重载与 base 关键字这是我频繁踩坑的地方当我们 new 一个子类对象比如造一只狗并给它传名字、性别和尾巴时由于“名字”和“性别”这两个字段是定义在父类里的子类不能自己偷偷消化必须通过 base() 递交给父类的构造函数去赋值。同时一个类里可以有多个同名的构造函数比如一个无参一个有参只要参数数量或类型不同就行这叫做构造函数的重载(Overload)。程序会根据你传入的参数自动“对号入座”。动物世界完整实例为了把继承、构造函数的重载与 base 传参以及方法的重写这三大核心概念融会贯通我把它们整合到了这个实例中。这里不仅有鸡还有狗完美体现了“同为动物各有千秋”的面向对象思想//动物类基类/父类publicclassAnimal{//动物都有的属性publicstringname;//动物名publiccharsex;//动物性别公/母// 1. 无参构造函数 (重载)publicAnimal(){}// 2. 有参构造函数 (重载)publicAnimal(stringname,charsex){this.namename;this.sexsex;}// 【关键】加上 virtual允许子类重写吃的方法publicvirtualvoideat(){Console.WriteLine(吃的动作);}}// 派生类/子类鸡publicclassJi:Animal{//鸡的独有属性翅膀privatestringchiBang;publicstringChiBang{getchiBang;setchiBangvalue;}// 关键点通过 base(name, sex) 将名字和性别甩给父类去初始化publicJi(stringname,charsex,stringchiBang):base(name,sex){this.chiBangchiBang;// 自己独有的属性自己赋值}// 关键点重写父类的吃法必须加上关键字overridepublicoverridevoideat(){Console.WriteLine(鸡吃虫子真有味);}// 直接重写 C# 老祖宗 Object 自带的 ToString() 方法publicoverridestringToString(){return$我是{this.name}我是{this.sex}的我有{this.chiBang};}}// 派生类/子类狗publicclassDog:Animal{//狗特有的属性尾巴privatestringweiBa;publicstringWeiBa{getweiBa;setweiBavalue;}// 同样通过 base 调用父类构造函数publicDog(stringname,charsex,stringweiBa):base(name,sex){this.weiBaweiBa;}// 狗特有的方法publicvoidBite(){Console.WriteLine(咬的动作);}// 重写父类的吃法,同理加关键字overridepublicoverridevoideat(){Console.WriteLine(狗吃肉真好吃);}// 直接重写 C# 老祖宗 Object 自带的 ToString() 方法publicoverridestringToString(){return$我是{this.name}我是{this.sex}的我有{this.weiBa};}}//Main方法中调用测试staticvoidMain(string[]args){Console.WriteLine(--- 测试鸡类对象 ---);JijiOnenewJi(花花,母,一对金黄色的翅膀);jiOne.eat();// 鸡特有的吃法Console.WriteLine(jiOne.ToString());Console.WriteLine(\n--- 测试狗类对象 ---);DogdogOnenewDog(小白,公,一条金白色的尾巴);dogOne.eat();// 狗特有的吃法dogOne.Bite();// 狗特有的动作Console.WriteLine(dogOne.ToString());}踩坑汇总这周在敲代码的过程中我主要在以下几个地方卡了壳1、子类构造函数参数不匹配错误场景 在 Main 方法里 new Ji(“花花”,‘母’,“金黄翅膀”) 传了 3 个参数但当时我的子类构造函数 public Ji(string chiBang) 只写了 1 个参数接收导致 Visual Studio 疯狂画红线报错。复盘 子类的构造函数不仅要接收自己独有的参数还要负责把父类需要的参数一并接收过来然后再用 base() 传给父类。参数的数量必须严丝合缝。2、方法重写时忘记加关键字错误场景 想要在狗类里改变“吃”的方法直接写了 public void eat()结果运行出来的还是父类的“吃的动作”。复盘 面向对象的规则很严格不是你写了同名方法就能自动覆盖的。必须老老实实在父类加virtual在子类加override缺一不可。3、对字段访问修饰符的误解错误场景 在子类里想要使用父类的 name结果提示无法访问。复盘 如果父类的字段是 private私有的那即便是亲儿子子类也访问不到。要想让子类能用父类的字段得是 public或者 protected。这也提醒我封装属性时要时刻注意权限的边界。面向对象编程多态我们先设想一个场景假设你是一个学校的校长School 类你们学校有 Java老师、数据库老师、.Net老师。现在你要对他们进行年度教学考核如果没有多态你的代码可能是这样写的publicclassSchool{// 考核Java老师publicvoidtestJavaTeacher(){...}// 考核数据库老师publicvoidtestDatabaseTeacher(){...}// 考核.Net老师publicvoidtestNetTeacher(){...}}发现问题了吗如果学校明年又招了 Python老师、C老师、前端老师……你每次增加一个新岗位的老师就必须跑到 School 类里面去加一段新的代码这就是典型的代码高耦合后期维护起来简直是噩梦。多态就是为了消灭这种噩梦而生的多态的实现步骤有了多态校长School 类根本不需要认识底下所有的具体老师。校长只需要定一个规矩“只要你是老师你就得给我展示你的教学方法”。第一步父类立规矩使用 virtual定义一个父类Teacher并在方法前加上 virtual表示这是一个虚方法允许底下的子类自由发挥。publicclassTeacher{publicstringname;publicintage;// ... 构造函数省略 ...// 允许子类重写的教学方法publicvirtualvoidTeachingMethod(){Console.WriteLine(普通的教学方法);}}第二步子类展绝活使用 override具体的老师继承父类并用 override 关键字推翻父类的方法换成自己的专属教学方法。publicclassJavaTeacher:Teacher{// ... 构造函数通过 base 传参省略 ...// 重写教学方法publicoverridevoidTeachingMethod(){Console.WriteLine(Java老师的教学方法狂敲代码);}}// DatabaseTeacher 和 NetTeacher 同理各自 override...第三步多态的终极奥义参数传父类这是最漂亮的一步在School类中考核方法的参数类型直接写父类 Teacher。publicclassSchool{// 【核心】参数写父类屏蔽了所有子类的差异publicvoidtestTeacher(Teacherteacher){Console.WriteLine($开始考核姓名{teacher.name}年龄{teacher.age});// 这一句就是多态的执行teacher.TeachingMethod();}}最后我们来测试一下//在主函数Main方法中写//实例化对象SchoolschoolnewSchool();JavaTeacherjavaTnewJavaTeacher(张三,26);DatabaseTeacherdbTnewDatabaseTeacher(李四,30);// 把子类对象直接塞进要求父类参数的方法里school.testTeacher(javaT);// 输出Java老师的教学方法狂敲代码school.testTeacher(dbT);// 输出数据库老师教学方法...这样一来以后学校招再多新老师School 类的代码一行都不用改只需让新老师继承 Teacher 并重写方法即可。这就是面向对象中极具魅力的对扩展开放对修改关闭开闭原则总结一句话参数传父类执行传子类踩坑汇总面向对象思维的纠正在写学校考核老师的代码时我起初犯了一个极其经典的常识错误我让School继承了Teacher (public class School : Teacher)。复盘Java老师“是一个”老师这很合理但学校“是一个”老师这就闹笑话了。学校是一个机构它包含/聘用老师这是使用/拥有的关系。所以当你不需要让一个类去当另一个类的“儿子”而只是想用它的功能时直接把它当作参数传到方法里就像 testTeacher(Teacher teacher) 这样或者把它当作一个属性写在类里面。各司其职少用乱用继承代码架构才会更健康。面向对象编程封装如果说继承是为了复用多态是为了扩展那么封装就是为了安全。需求场景我们定义一个职员类Staff里面有姓名、年龄、工资。如果我们直接把字段公开public别人就能随便把年龄改成 -10 岁把工资改成负数这在系统中是绝对不允许的。核心套路私有字段 公开属性私有字段 (private)就像是公司内部的仓库直接存数据的地方外人不准随便进。公开属性 (public)就像是仓库门口的门卫包含 get 和 set。get当别人想知道仓库里有什么时门卫去看一眼然后告诉他。set当别人想往仓库里放东西时门卫要先检查一下东西合不合格在这里写 if 语句。合格了才放进去不合格就给个默认值。代码实例publicclassStaff{// 1. 私有字段仓库privatedoublesalary;// 2. 公开属性门卫publicdoubleSalary{get{returnsalary;}set{// value 代表外界传进来的值if(value0){salaryvalue;// 检验合格存入仓库}else{salary0;// 不合格强行设为0}}}publicStaff(doublesalary){// 【注意】构造函数里一定要赋值给大写的属性(Salary)让它经过门卫的检查this.Salarysalary;}}踩坑汇总1、属性大小写导致的无限死循环栈溢出错误场景在写封装时使用了现代 C# 的简写语法public int Bonus { get Bonus; set {…} }。结果编译全过一运行程序直接崩溃。复盘这是个连环夺命坑大写的 Bonus 是属性门卫小写的 bonus 才是字段仓库。我在 get 里写了 Bonus相当于让门卫去问门卫拿东西门卫又去问门卫……瞬间陷入了无限递归的死循环撑爆了内存。正确写法必须是 get bonus;去仓库拿。2、多态到底对不对属性生效错误场景做了一道笔试题 C c new D(); D继承C然后分别调用属性 c.a 和方法 c.show()。我以为既然是多态调用的肯定都是真实对象 D 的东西。复盘大错特错面向对象有一条死规律多态只针对“方法”绝不针对“属性/字段”记住口诀“属性看左边方法看右边”。把它想象成“穿马甲”等号左边的 C c 是公司发的保安制服等号右边的 new D() 是你骨子里的真实灵魂。调用属性查口袋里的钱看的是最外面的制服左边的类型 C。调用方法遇到野猪要搏斗靠的是骨子里的真实本事右边的对象 D。