.NET之二——抽象类、接口与多态性

一、.net接口

       .NET接口是一个或者多个类的公共契约，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——这是接口的主要特征，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。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。其次接口不能实例化。具体的说， 接口具有下列属性：

1、接口类似于抽象基类，继承接口的任何非抽象类型都必须实现接口的所有成员。

2、不能直接实例化接口，而是应该通过实现接口的类到接口的转化的方式赋给接口对象。

3、接口可以包含事件、索引器、方法和属性。

4、接口不包含方法的实现。

5、类和结构可从多个接口继承。

6、接口自身可从多个接口继承。

7、接口不能包含数据（也就是字段），接口只能为public的，其所有的方法都必须是public并且不能显示的声明为public。

8、接口的实现有显示和隐式实现的区别，可以参见http://blog.csdn.net/qinhl99/archive/2008/10/13/3068149.aspx

9、可以通过增加接口的方式来实现版本控制。

二、抽象类

        .NET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、抽象类与接口的区别及使用场景

        相同：

　　都不能被直接实例化，都可以通过继承实现其抽象方法。

　　都是面向抽象编程的技术基础，实现了诸多的设计模式。

　　不同点：

　　接口是通过派生类的对象转化为接口对象来实现实例化的，而抽象类是通过派生类调用其抽象类的构造方法或者是转化来实例化抽象方法的。

        接口支持多继承;抽象类不能实现多继承，通过抽象类继承会用掉唯一的类继承选项。

　　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。

　　接口是一组行为规范;抽象类是一个不完全的类。

　　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。

　　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。

        接口的所有方法，在派生类中都必须被全部实现，而抽象的类的抽象方法可以部分被实现，另一部分仍然声明为抽象方法。

　　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。

　　接口是通过添加新的接口来达到扩展的目的，而抽象类可以直接修改其定义来达到扩展的目的。

　　规则与场合：

　　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。

　　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。

　　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。

　　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;

　　接口多定义对象的行为;抽象类多定义对象的属性;

　　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。

　　“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。

　　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。

　　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。

　　在接口中，所有的方法都默认为public。

　　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。

　　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。

　　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。

　　在抽象方法声明中不能使用 static 或 virtual 修饰符。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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、多态性

       

        首先理解一下什么叫多态。“多态性”是指同一签名可以有多个实现这一基本的事实。同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果，这就是多态性。多态性通过派生类覆写基类中的虚函数型方法来实现。多态性分为两种，一种是编译时的多态性，一种是运行时的多态性。

       编译时的多态性：编译时的多态性是通过重载来实现的。对于非虚的成员来说，系统在编译时，根据传递的参数、返回的类型等信息决定实现何种操作。

       运行时的多态性：运行时的多态性就是指直到系统运行时，才根据实际情况决定实现何种操作。C#中运行时的多态性是通过覆写虚成员实现。

        下面我们来分别说明一下多态中涉及到的四个概念：重载，覆写，虚方法和抽象方法。

        重载和覆盖的区别：重载——类中定义的方法的不同版本，特点：方法名必须相同，参数列表必须不相同，返回值类型可以不相同；覆盖——子类中为满足自己的需要来重复定义某个方法的不同实现， 通过使用override关键字来实现覆盖， 只有虚方法和抽象方法才能被覆盖 ，覆盖必须是方法名称，参数列表，返回值类型都必须相同。注意还可以通过new来重写或者说隐藏基类的方法或属性。

       虚方法和抽象方法的区别：

       虚方法，声明使用virtual关键字。调用虚方法，运行时将确定调用对象是什么类的实例，并调用适当的覆写的方法。虚方法可以有默认的实现体。
       抽象方法，必须被派生类覆写的方法。可以看成是没有实现体的虚方法，如果类中包含抽象方法，那么类就必须定义为抽象类，不论是否还包含其他一般方法。