VB.net学习笔记（十四） 反射、多态

反射如同远程控制一样，进入对方电脑，返回对方电脑的相关资料。

所以：

第一：要对方支持（或者允许）进入（反射是内置于.Net Framwork中的一种技术）

第二：要有一定的方式进入(System.Reflection来获取另一个程序集或类）

简单地说：用反射来取得另一程序集中的相关信息（比如类、字段、属性、方法等）

反射又与多态有联系。下面逐步看看情况。

一、后期绑定实现多态性

 

        多态性：两个类在具有不同的实现代码的同时，拥有一组相同的方法、属性、事件。

                       这样可编写通用接口调用程序（而不用关心它是A类还是B类）

        在多态行为上，后期绑定是以降低性能和编程的使得性为代码，来实现纯多态性。

        

        新建立项目OOExample，添加类Encapsulation如下：

Imports System.MathPublic Class Encapsulation    Private mX As Single    Private mY As Single    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single        Return CSng(Sqrt((x - mX) ^ 2 + (y - mY) ^ 2))    End Function    Public Property CurrentX() As Single        Get            Return mX        End Get        Set(ByVal value As Single)            mX = value        End Set    End Property    Public Property CurrentY() As Single        Get            Return mY        End Get        Set(ByVal value As Single)            mY = value        End Set    End PropertyEnd Class

           窗体添加按钮，并添加单击代码：

Public Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As New Encapsulation        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End SubEnd Class

         这里obj是强类型，即确切的一个具体类型，编译器在编译前就能确定它，所以又叫“前期绑定”

          下面用后期绑定：

           后期绑定：编译前没法确定类型（下例中类型object），需要在运行时才能确定类型（New Encaplsulation)，这种称后期绑定。 改变窗体代码如下：

Public Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As Object = New Encapsulation        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End SubEnd Class

         注意：如果Option Strict On将严格检查类型，它不允许后期绑定。所以在之前应关闭它，这样才允许后期绑定。

        

          后期绑定是在后台动态地确定对象的实际类型，并调用适当的方法。

          这时使用对象，IDE及编译器无法确定调用的方法是否正确（如无法确定上面obj是否有DistanceTo方法）。

          只能根据人为判断它有此成员（此时智能提示IntelliSense将失效）

          而且：后期绑定有严重的性能损失(每个方法是否存在都在运行时才能确定，将花费时间）

                      另外通过后期绑定的调用不如调用编译时已知的方法（前期绑定）效率高。

         将上面窗体代码分出通用方法，再来调用：

Public Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As New Encapsulation        ShowDistance(obj)    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As Object)        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End SubEnd Class

       同样方法中用了object类型参数，也是后期绑定，如果传入时不匹配会出错。

        

         

       下面看后期绑定的多态性：

        添加新类Poly到上面项目中：

Public Class Poly    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single        Return x + y    End FunctionEnd Class

       注意：它同Encapsulation类一样也有方法DistanceTo，方法签名一样。

       改变窗体中按键单击代码，同样可以调用通过方法ShowDistance：

Public Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As New Poly        ShowDistance(obj)    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As Object)        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End SubEnd Class

          可以看到，尽管传递给ShowDistance方法的对象也许是Poly，也许是Encapsulation类型，代码同样正常运行。

          即前面所说，不同对象调用通过方法，这样实现了后期绑定的多态性。

二、多接口实现多态性

 

       后期绑定比较灵活、简单，但费资源，且设计时不允许IDE和编译器进行类型检查，智能感应失效，无法检查输入错误。

       使用多接口，IDE和编译器可以在输入和编译时检查代码，智能感应可以使用。同时类型确认，代码执行速度更快。

       简单地说，多接口是一种强类型，属前期绑定。

        下面为上面项目添加多接口：

         添加模块，在其内新建一接口IShared：

Public Interface IShared    Function CalculateDistance(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As SingleEnd Interface

         完善Encapsulation类和Poly类中的IShared接口：

Imports System.MathPublic Class Encapsulation    Implements IShared    Private mX As Single    Private mY As Single    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single Implements IShared.CalculateDistance        Return CSng(Sqrt((x - mX) ^ 2 + (y - mY) ^ 2))    End Function    Public Property CurrentX() As Single        Get            Return mX        End Get        Set(ByVal value As Single)            mX = value        End Set    End Property    Public Property CurrentY() As Single        Get            Return mY        End Get        Set(ByVal value As Single)            mY = value        End Set    End PropertyEnd ClassPublic Class Poly    Implements IShared    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single Implements IShared.CalculateDistance        Return x + y    End FunctionEnd Class

          窗体中再添加一个方法ShowDistance，注意它的类型是IShared，将与同名的Object参数重载。

          单击事件也改变：

Public Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As New Poly        Dim obj1 As IShared = obj        ShowDistance(obj)        ShowDistance(obj1)    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As Object)        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As IShared)        MsgBox(obj.CalculateDistance(10, 10))    End SubEnd Class

         两个都会调用最后一个，因为它“最匹配”。（注释后一个，程序运行也正常）

        可以看到：

        多接口，一样实现了多态，只要把通用方法（上面最后一个）写出，任意对象只要接口相同，就可以使用。

        同时也说明，不光是继承来多态，不同对象也可以多态！

三、反射实现多态性

         .Net中的反射使用入门

          http://blog.csdn.net/timmy3310/article/details/12615

        .NET中反射机制的使用与分析
         http://www.cnblogs.com/focusonnet/archive/2009/04/17/1438013.html

        反射的概念是由Smith在1982年首次提出的，主要是指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。

        这一概念的提出很快引发了计算机科学领域关于应用反射性的研究。它首先被程序语言的设计领域所采用,并在Lisp

        和面向对象方面取得了成绩。其中LEAD/LEAD++ 、OpenC++ 、MetaXa和OpenJava等就是基于反射机制的语言。

        最近，反射机制也被应用到了视窗系统、操作系统和文件系统中。

        反射本身并不是一个新概念，它可能会使我们联想到光学中的反射概念，尽管计算机科学赋予了反射概念新的含义，

       但是，从现象上来说，它们确实有某些相通之处，这些有助于我们的理解。

        在计算机科学领域，反射是指一类应用，它们能够自描述和自控制。也就是说，这类应用通过采用某种机制来实现对自己

        行为的描述（self-representation）和监测（examination），并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应用所描述行

        为的状态和相关的语义。

         可以看出，同一般的反射概念相比，计算机科学领域的反射不单单指反射本身，还包括对反射结果所采取的措施。所有采用

        反射机制的系统（即反射系统）都希望使系统的实现更开放。可以说，实现了反射机制的系统都具有开放性，但具有开放性

         的系统并不一定采用了反射机制，开放性是反射系统的必要条件。

        一般来说，反射系统除了满足开放性条件外还必须满足原因连接（Causally-connected）。所谓原因连接是指对反射系统自

        描述的改变能够立即反映到系统底层的实际状态和行为上的情况，反之亦然。开放性和原因连接是反射系统的两大基本要素。

         

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             后期绑定速度较慢且难于调试，多接口限制较多，不够灵活。

            反射可以克服这些不足，反射是内置于.Net Framework中的一种技术，允许通过编写代码来查询.net程序集

            以动态地确定其包含的类和数据类型。（运行时才创建的实例都是动态）

            使用反射将该程序加载到进程中，并创建这些类的实例，调用它们的方法等。

            在使用后期绑定中，VB.net使用System.Reflection名称空间，该名称空间可用于浏览程序集或类的信息，以了解这些类，亦可手动使用反射，与其对象交互可获得更大的灵活性。

             下面在原项目基础上再添加一项目，OOExample项目利用反射去查看另一项目Objects。

              文件->添加->新项目，创建类库，名为Objects，在其内添加类External:

Public Class External    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single        Return x * y    End FunctionEnd Class

            注意：创建完后，一定要用 生成->生成Objects，这样才会生成一个Objects.dll。为下步作准备。

                         下面每个项目中都应检查调试前是否生成对应文件。

            主窗体中引用反射，并添加如下代码：

Option Strict OffImports System.Reflection '反射名字空间Public Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As Object        Dim dll As Assembly 'Reflection.Assembly类型，存储对Objects程序集的引用（下面动态加载）        dll = Assembly.LoadFrom("..\..\..\Objects\bin\Debug\Objects.dll") '动态加载        obj = dll.CreateInstance("Objects.External") '创建该程序集中External类的对象        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As Object)        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As IShared)        MsgBox(obj.CalculateDistance(10, 10))    End SubEnd Class

           利用Assembly.LoadFrom方法动态加载Objects这个外部程序集。反射库会从磁盘中加载程序集，一旦该程序庥加载到进行中，

            就可以使用dll变量来和它交互，包括对它进行查询，以获取其包含的类的列表，或创建这些类的实例。

          注意：亦可用AssemblyLoad方法，该方法通过扫描应用程序的exe文件（和全局程序集缓存）所在的目录，寻找包含Object程序集

                       的Exe或Dll，找到该程序集后，就把它加载到内在，以供使用。

                      

            

           此例关键在于定义了obj为Object类型，最后使用obj.DistanceTo，不同的程序集反射后，实例化成不同的对象，只要它们含有DistanceTo成员

           这样就可以调用这个通用方法，达到了多态的目的。

四、反射与多接口实现多态

               

            上面反射、多接口分别实现了各自的多态，下面，将结合这两个实现多态。

            在主程序、外部程序（集）建立通用接口（Interface），然后在运行时用反射动态加载外部程序集。

            继续上面的解决方案，添加相关操作，最终形成的解决方案如下（共3个项目）

              

             详细操作：文件->添加->新项目，添加新类库，名为Interfaces，在OOExample项目中，按住shift，拖动Interfaces.vb到项目Interfaces中，这样原OOExample中的接口IShared就移动到Interfaces项目中。

                                  在上图中右击OOExample（项目），选择添加引用，在下图中选中Interfaces。（意思是OOExample将引用Interfaces中的接口，因为本身的Ishared已经移至了Interfaces项目中了）

                                  同理对Objects添加一样的引用。

             在Objects项目中，添加引用和接口如下：

Imports InterfacesPublic Class External    Implements IShared    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single Implements IShared.CalculateDistance        Return x * y    End FunctionEnd Class

              在OOExample项目Poly类，改成如下代码：

Imports InterfacesPublic Class Poly    Implements IShared    Public Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single Implements IShared.CalculateDistance        Return x + y    End FunctionEnd Class

           这样OOExample和Objects都完成了对另一个项目Interfaces（接口）的引用。示意图：

           

  

         这样主程序OOExample和外部程序Objects就可以使用同一个数据类型（Interfaces），然后用反射到外部程序中，实例化后转为同一类型（Interfaces）

           从而达到多态的效果。

            主程序代码如下：

Imports InterfacesImports System.ReflectionPublic Class Form1    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        Dim obj As Object        Dim dll As Assembly        dll = Assembly.LoadFrom("..\..\..\Objects\bin\Debug\Objects.dll")        obj = CType(dll.CreateInstance("Objects.External"), IShared)        ShowDistance(obj)    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As Object)        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As IShared)        MsgBox(obj.CalculateDistance(10, 10))    End Sub    Private Sub Form1_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load        Me.CustomerBindingSource.DataSource = New Customer    End SubEnd Class

         上面动态创建对象后，转为Ishared类型，通过ShowDistance实现。

          注意：上面每个项目应分别进行生成->生成XXX一次，再进行运行。

          多接口与反射的结合，使得最后调用方法ShowDistance的代码都是强类型（Ishared),提供了许多的方便和编码技术（智能感应生效），

          并且DLL和对象本身是动态加载，给应用程序提供了很大的灵活性。

五、继承实现多态

        子类对象总可以看作是父类的数据类型。

         继承可以实现多态，注意的是不用继承也可以实现多态（如多接口）。

          为了说明继承中的多态，添加一个基类Parent，它是Encapsulation类和Poly类的父类，它是一个虚拟基类：

Public MustInherit Class Parent    Public MustOverride Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As SingleEnd Class

          对应的子类：Encapsulation类和Poly类也进行相应的修改：

Public Class Encapsulation    Inherits Parent    Implements IShared    Private mX As Single    Private mY As Single    Public Overrides Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single Implements IShared.CalculateDistance        Return CSng(Sqrt((x - mX) ^ 2 + (y - mY) ^ 2))    End Function    '....End ClassImports InterfacesPublic Class Poly    Inherits Parent    Implements IShared    Public Overrides Function DistanceTo(ByVal x As Single, ByVal y As Single) As Single Implements IShared.CalculateDistance        Return x + y    End FunctionEnd Class

       注意：必须重写基类Encapsulation的DistanceTo方法。

        主程序中修改如下代码：

    Private Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click        ShowDistance(New Poly)        ShowDistance(New Encapsulation)    End Sub    Private Sub ShowDistance(ByVal obj As Parent)        MsgBox(obj.DistanceTo(10, 10))    End Sub

         这样只要传入ShowDistance方法的参数是Parent的子类，均可以使用这个通用方法，达到多态目的。

六、总结

        多态可以通过许多技术达到，下面是各技术优缺点：

        后期绑定：优点——灵活、具有纯多态性，                              

                            缺点 —— 迟钝、难于调试，没有智能感应

                            适用——用于调用任何对象中的任何方法，无须考虑数据类型或接口。

 

         多接口：   优点——快、容易调试，有智能感应。                  

                            缺点——不能完全动态，不灵活，需要类的创建者实现统一的接口

                           适用——当创建与多个明确定义的方法（这些方法可以组合成一个正式接口）交互的代码时使用

          反射与后期绑定：优点——灵活、纯多态性，可动态加载磁盘的任意程序集

                                          缺点——迟钝、难于调试，没有智能感应

                                          适用——如果在设计时不知道将要用哪到哪一个程序集，就使用该技术调用任何对象中的任何方法

            反射与多接口：优点——快、易调试，有智能感应，可以动态地加载磁盘中的任意程序集

                                        缺点——不能完全动态，不灵活，需要类的创建者实现统一的接口

                                        适用——当创建与明确定义的方法（这些方法可以组合为一个正式接口）交互的代码时，如果

                                                         不知道将要用到哪一个程序集，就使用该技术

             继承：优点——快、易调试，有智能感应，继承蕨类的行为

                         缺点——不能完全动态，不灵活，需要类的创建者继承公共的基类

                        适用——当有继承关系时使用，通过继承可以实现多态是因为继承有意义，而不是因为只想获取多态性。（即继承才是目的，多态不是目的）

源代码存盘：http://download.csdn.net/detail/dzweather/5979279