【Objective-C】面向对象前奏

在这里，我们在次来温习下面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

一、特性之封装

1. 概念：

    封装(encapsulation)又叫隐藏实现(Hiding the implementation)。就是只公开代码单元的对外接口，而隐藏其具体实现。

    比如你的手机，手机的键盘，屏幕，听筒等，就是其对外接口。你只需要知道如何按键就可以使用手机，而不需要了解手机内部的电路是如何工作的。封装机制就像手机一样只将对外接口暴露，而不需要用户去了解其内部实现。细心观察，现实中很多东西都具有这样的特点。

2. 如何实现封装：

    在程序设计里，封装往往是通过访问控制实现的。C++，Java，AS3中都有 Public, Protected, Private 等访问控制符。通过用Public将信息暴露，Private，Protected将信息隐藏，来实现封装。

    一个优秀的OOP程序员会尽量不对外公开代码，即最喜欢用Private关键字。因为在OOP中，对代码访问控制得越严格，日后你对代码修改的自由就越大。

3. 为什么要实现封装：

    1）封装使得对代码的修改更加安全和容易。将代码分成了一个个相对独立的单元

    封装所带来的好处是：明确的指出了那些属性和方法是外部可以访问的。这样当你需要调整这个类的代码时，只要保证公有(Public:)属性不变，公有方法的参数和返回值类型不变，那么你就可以尽情的修改这个类，而不会影响到程序的其他部分，或者是使用到这个类的其他程序。这就是为什么刚刚说的“在OOP中，对代码访问控制得越严格，日后你对代码修改的自由就越大”。

    2）封装使整个软件开发复杂度大大降低

    能很好的使用别人的类（class），而不必关心其内部逻辑是如何实现的。你能很容易学会使用别人写好的代码，这就让软件协同开发的难度大大降低。

    3）封装还避免了命名冲突的问题

    封装有隔离作用。电话上的按键和电视遥控器上的按键肯定用处不同。但它们都可以叫做按键，为什么你没有弄混呢？很显然一个属于电话类一个属于遥控器类。不同的类中可以有相同名称的方法和属性，但不会混淆。

二、特性之继承

核心思想不仅仅是重用现有的代码，用一些已有的类去创建新的类。

1. 继承概念

    继承，Inheritance，是一种看起来很神奇的代码重用方式。

    除了这一点，继承（这里只限于公有继承，私有继承和保护继承方式会破坏向上转换这一特性）还产生了另一种奇妙的东西叫做向上转换或向上映射（Upcasting）。就是说在代码中可以将子类对象作为父类对象来使用。

    其实，这里所提到的继承思想在人类的生活中并不常见（程序设计中继承也较难掌握），多出现在人类对自然界的分类。我们观察周围的世界发现，人们更喜欢用的是复合和一种特殊形式的继承（对抽象类的继承，会在多态中讲到。如汽车继承于交通工具这个抽象类）。

2. 拓展讲解复合

    复合，Composition，即将各个部分组合在一起。程序设计中就是用已有类的对象来产生新的类。

    桌子由木板和钉子组合而成，台灯使用灯座，灯管，电线，接头等拼起来的。我们发现自己周围的很多东西都是由更小的其它东西拼凑构成的，就像积木一样。相信你小的时候也曾拆开过许多你觉得好奇的东西，去一看究竟。去看看这个新的类（class）到底是由那些其他的类构成的。其实在你很小的时候你已经理解了复合。

    程序设计中，复合体现在生成的新类里用到了现有类的实例，具体的代码例子在这里也不给出了，相信你一看就能明白。

    复合使生成新类更加简便和直观，实现也非常容易，相比继承这种通过已有类构造新类的方法，大多数人（包括在现实生活中）更喜欢复合。

3. 何时用继承，何时用复合？

    在实际编程中，使用复合的频率要远远超过继承，对于OOP新手而言，要慎用继承，勤用复合（在设计模式中的策略模式也有建议，多用组合，少用继承）。有些极端的OOP人士推崇复合憎恨继承，声称继承是“邪恶”的，一切都是复合。虽然是极端之言，博大家一笑，但实际应用中复合确实比继承灵活，而且更加直白。

    虽然继承号称面向对象的三大基石之一，但不正确的使用继承不仅仅是代码维护的灾难，也是真是逻辑的扭曲。因此，在看完了下面的一段后，你还是暂时不明白何时用复合何时用继承的话，请优先考虑复合。

    a. 需要用到向上转换时请考虑继承。

    b. 用“has a”和“is a”来区分复合和继承。即考虑新类是有一个（has a）现有类的对象（如新类为汽车，现有类为轮胎，请考虑复合），或是新类是一个（is a）现有类的特殊情况（如蝴蝶和昆虫，考虑继承）。

三、特性之多态

1. 多态，Polymorphism，意思是多种形态。

2. 广义上的多态包括以下几个例子：

   a. 家里的保险丝坏了，你用铁丝代替，这就实行了强制类型转换，强制把铁丝当做保险丝使用。这叫做强制多态。在代码中的体现是强制类型转换，就像用铁丝去代替保险丝可能产生危险，强制类型转换也可能造成精度丢失等后果。

   b. 另一种多态叫重载多态，运算符重载和函数（方法）重载就是重载多态。

   c. 还有参数多态，代码中的表现是类模板和函数模板。

   d. 下面，重点介绍下包含多态。下面解释一下抽象类和接口。

  抽象类(Abstract Class)

  人们将一类东西所共同具有的某种功能整合形成了一个抽象类。交通工具表明，这个抽象类的子类汽车，火车等都具有运送人或货物的功能。药物都具有治疗作用。能够用来喝茶的叫做茶具...

  接口（Interface）

  再说接口，Interface，接口仅仅包含一组方法声明没有具体的代码实现。只要是实现同一个接口的类都具有这个接口的特征。接口如同协议描述了实现接口的对象向外部的承诺。这样其他的对象就可以根据这个协议来和实现接口的对象交流。

  其实，抽象类就实现了接口的功能，如果你暂时不理解接口的话，可以把抽象类理解为接口。

  为什么要用抽象类或是接口？

  抽象类作为一个父类中和了子类的一些共同的行为。重要的是在使用时可以作为子类的共同类型而存在，同时给与了子类最大的灵活性。

   OOP编程中有一条重要的法则，即依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)， 其含义是：要做任何具体代码实现，首先要依赖于抽象类的实现。这个原则有多种表述，其中的一种广为人知的解释为：要根据接口编程，而不是根据实现编程。在具体的代码中要尽量使用抽象类，而不使用具体类（这当然只是理想化的境界）。

   下面举一个代码例子，实际上就是《C++面向对象编程基础》里的例子。有一个抽象类Shape，具有draw和erase方法，当然，draw和erase都是空方法，在C++中用纯虚函数实现。Round类继承于Shape类重写了Shape的draw和erase方法用来画圆和清除图形。Line类继承于Shape类重写了Shape的draw和erase方法用来画直线和清除图形。Triangle类继承于Shape类重写了Shape的draw和erase方法用来画三角形和清除图形。它们的UML表述为：

这样的话我们可以写这样一个drawshape的函数：

void drawShape( Shape& s ) { 

  s.draw();

}

注意这个函数的参数类型是Shape ，就意味着这里可以放 Round， Line， 或 Triangle 类的实例，当：

Round r;
drawShape(r);

即可以画出一个圆， 当：

Line l;
drawShape(l);

画出的就是一条线。现在你大概能体会到抽象类（接口）给代码带来的灵活性了吧。而且我们还可以随时向Shape父类中添加子类。