一个经典实例理解继承与多态原理与优点（附源码）---面向对象继承和多态性理解得不够深刻的同学请进

一 引子

都说面向对象的4大支柱是抽象，封装，继承与多态。但是一些初涉编程的开发人员，体会不到继承与多态的妙用，本文就试以一个经典实例来诠释继承与多态的用武之地。本实例的需求来自《重构》一书。

二 需求

1. 任务说明

我们的需求是一个影片出租的小应用，该应用会记录每个顾客的消费金额并打印出来。
程序输入为：顾客租的影片及对应的租期；
程序的处理为：根据顾客租用影片时间及影片类型，计算费用；输出：打印消费单。
影片有三种类型：普通影片、儿童影片及新上映影片。
另外，模仿时下潮流，程序还提供了积分制度，为常客计算积分 ，积分会根据影片是否为新上映影片而不同。

租赁费用计算：

影片类型为儿童片，两天以内费用为2，超出两天的时间，每天的费用为1.5

影片类型为新片，每天的费用为3

影片类型为普通片，三天以内费用为1.5，超出三天，每天的费用为1.5

积分计算：

每次租赁影片，积分加一，如果影片为新片且租赁时间大于1天，则多加一分

2. 本实例为控制台程序，运行界面如下： 

三 非继承多态实现方式

根据需求，我们定义三个类，分别是movie类，Rental类（代表一条租用记录）和Customer类（租碟顾客）

其中movie类的代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    public enum TYPE
    {
        REGULAR,
        NEW_RELEASE,
        CHILDRENS
    }

    class Movie
    {
        private string _title;  //movie name
        TYPE _typeCode; //price code

        public Movie()
        {
            _title = "unname";
            _typeCode = 0;
        }

        public Movie(string title, TYPE typeCode)
        {
            _title = title;
            _typeCode = typeCode;
        }

        public TYPE getTypeCode()
        {
            return (TYPE)_typeCode;
        }

        void setTypeCode(TYPE arg)
        {
            _typeCode = arg;
        }

        public string getTitle()
        {
            return _title;
        }
    }
}

Rental类的代码如下，租用记录中包含了一个movie对象，以及一个租期成员（积分和租金与此有关）：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    class Rental
    {
        private Movie _movie;
        int _daysRented;

        public Rental(Movie movie, int daysRented)
        {
            _movie = movie;
            _daysRented = daysRented;
        }

        public int getDaysRented()
        {
            return _daysRented;
        }

        public Movie getMovie()
        {
            return _movie;
        }
    }
}

Customer类的代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    class Customer
    {
        private string _name;
        List<Rental> _rentals = new List<Rental>();

        public Customer(string name)
        {
            _name = name;
        }

        public void addRental(Rental arg)
        {
            _rentals.Add(arg);
        }

        string getName()
        {
            return _name;
        }

        public string statement()
        {
            double totalAmount = 0;  //总共的租金
            int frequentRenterPoints = 0;//积分
            string result = "
-------------------------------------------

 " +
                "租碟记录--- " + getName() + "
";

            foreach (Rental iter in _rentals)
            {
                double thisAmount = 0;
                Rental each = iter;

                switch (each.getMovie().getTypeCode())
                {
                    case TYPE.REGULAR:
                        thisAmount += 2;//2天之内2元
                        if (each.getDaysRented() > 2)
                            thisAmount += (each.getDaysRented() - 2) * 1.5;
                        break;

                    case TYPE.NEW_RELEASE:
                        thisAmount += each.getDaysRented() * 3;
                        break;

                    case TYPE.CHILDRENS:
                        thisAmount += 1.5;//3天之内1.5元
                        if (each.getDaysRented() > 3)
                            thisAmount += (each.getDaysRented() - 3) * 1.5;
                        break;
                }

                frequentRenterPoints++;//对于每一种类型的影片，一次租用积分加1
                if ((each.getMovie().getTypeCode() == TYPE.NEW_RELEASE) &&
                    each.getDaysRented() > 1)
                    frequentRenterPoints++;

                result += "
	" + each.getMovie().getTitle() + "	" + thisAmount;
                totalAmount += thisAmount;
            }

            result += "
共消费 " + totalAmount + " 元" + "
您增加了 " + frequentRenterPoints + " 个积分
";
            return result;
        }
    }
}

主程序代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
 

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.Write("影碟店客户租碟明细");
            Movie m1 = new Movie("致我们终将逝去的青春", TYPE.NEW_RELEASE);
            Movie m2 = new Movie("我是特种兵之利刃出鞘", TYPE.REGULAR);
            Movie m3 = new Movie("熊出没之环球大冒险", TYPE.CHILDRENS);

            Rental r1 = new Rental(m1, 4);
            Rental r2 = new Rental(m1, 2);
            Rental r3 = new Rental(m3, 7);
            Rental r4 = new Rental(m2, 5);
            Rental r5 = new Rental(m3, 3);

            Customer c1 = new Customer("孙红雷");
            c1.addRental(r1);
            c1.addRental(r4);

            Customer c2 = new Customer("林志玲");
            c2.addRental(r1);
            c2.addRental(r3);
            c2.addRental(r2);

            Customer c3 = new Customer("刘德华");
            c3.addRental(r3);
            c3.addRental(r5);

            Customer c4 = new Customer("孙俪");
            c4.addRental(r2);
            c4.addRental(r3);
            c4.addRental(r5);
                    
            Console.Write(c1.statement());
            Console.Write(c2.statement());
            Console.Write(c3.statement());
            Console.Write(c4.statement());

        }
    }
}

四 继承多态实现方式

我们定义一个Movie父类，每种影片类型均定义一个Movie子类（ChildrensMovie，NewReleaseMovie，RegularMovie），同时定义一个Movie工厂类（MovieFactoryMethod）。代码如下：

新的Movie类的代码如下：Movie类提供积分计算和租金计算的默认实现。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    public enum TYPE
    {
        REGULAR,
        NEW_RELEASE,
        CHILDRENS
    }

    public class Movie
    {
        protected string _title;  //movie name
        TYPE _priceCode; //price code

        public Movie()
        {
            _title = "unname";
            _priceCode = 0;
        }

        public Movie(string title, TYPE priceCode)
        {
            _title = title;
            _priceCode = priceCode;
        }

        public virtual double getCharge(int daysRented)
        {
            return 0;//收费
        }

        public virtual int getFrequentRenterPoints(int daysRented)//积分
        {
            return 1;
        }

        public TYPE getPriceCode()
        {
            return (TYPE)_priceCode;
        }

        void setPriceCode(TYPE arg)
        {
            _priceCode = arg;
        }

        public string getTitle()
        {
            return _title;
        }
    }
}

ChildrensMovie子类的代码如下：重写租金计算方法（多态性），积分计算方法从父类继承。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    public class ChildrensMovie : Movie
    {
       
        public ChildrensMovie (string title)
        {
            _title = title;
        }
        public override double getCharge(int daysRented)
        {
            double result = 1.5;
            if (daysRented > 3)
                result += (daysRented - 3) * 1.5;
            return result;
        }

    }
}

NewReleaseMovie子类的代码如下：重写租金计算方法（多态性）和积分计算方法（多态性）。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    public class NewReleaseMovie:Movie
    {
            public NewReleaseMovie (string title)
            {
                _title = title;
            }

            public override double getCharge(int daysRented)
            {
                return daysRented * 3;
            }

            public override int getFrequentRenterPoints(int daysRented)
            {
                return (daysRented > 1) ? 2 : 1;
            }
    }
}

RegularMovie子类的代码如下：重写租金计算方法（多态性），积分计算方法从父类继承。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    public class RegularMovie : Movie
    {
        public RegularMovie(string title)
        {
            _title = title;
        }

        public override double getCharge(int daysRented)
        {
            double result = 2;
            if (daysRented > 2)
                result += (daysRented - 2) * 1.5;
            return result;
        }
    }
}

Rental类的代码保持不变：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    class Rental
    {
        private Movie _movie;
        int _daysRented;

        public Rental(Movie movie, int daysRented)
        {
            _movie = movie;
            _daysRented = daysRented;
        }

        public int getDaysRented()
        {
            return _daysRented;
        }

        public Movie getMovie()
        {
            return _movie;
        }
    }
}

MovieFactoryMethod类的代码如下：根据不同的影片类型，返回相应的派生类对象，注意这里的函数的返回值是父类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    public class MovieFactoryMethod
    {
        public Movie MakeMovie(string strTitle, TYPE arg)
        {
            switch (arg)
            {
                case TYPE.REGULAR:
                    return new RegularMovie(strTitle);
                case TYPE.CHILDRENS:
                    return new ChildrensMovie(strTitle);
                case TYPE.NEW_RELEASE:
                    return new NewReleaseMovie(strTitle);
                default:
                    //cout << "Incorrect Price Code" << endl;
                    return null;
            }
        }
    }
}

新的Customer代码如下：变得简单了，不用关心List里的Movie类对象的真正类型，会自动调用相应派生类的方法

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
    class Customer
    {
        private string _name;
        List<Rental> _rentals = new List<Rental>();

        public Customer(string name)
        {
            _name = name;
        }

        public void addRental(Rental arg)
        {
            _rentals.Add(arg);
        }

        string getName()
        {
            return _name;
        }

        public string statement()
        {
            double totalAmount = 0;  //总共的租金
            int frequentRenterPoints = 0;//积分
            string result = "
-------------------------------------------

 " +
                "租碟记录--- " + getName() + "
";

            foreach (Rental iter in _rentals)
            {
               
                Rental each = iter;

                frequentRenterPoints += each.getMovie().getFrequentRenterPoints(each.getDaysRented());

                result += "
	" + each.getMovie().getTitle() + "	" + each.getMovie().getCharge(each.getDaysRented());
                totalAmount += each.getMovie().getCharge(each.getDaysRented()); 
            }

            result += "
共消费 " + totalAmount + " 元" + "
您增加了 " + frequentRenterPoints + " 个积分
";
            return result;
        }
    }
}

最后，主程序的代码如下：注意Rental类接受一个Movie类的参数，但是我们可以传递给他一个派生类对象。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace _1.cntbed
{
 
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.Write("影碟店客户租碟明细");
            MovieFactoryMethod mfm = new MovieFactoryMethod();
            Movie m1 = mfm.MakeMovie("致我们终将逝去的青春", TYPE.NEW_RELEASE);
            Movie m2 = mfm.MakeMovie("我是特种兵之利刃出鞘", TYPE.REGULAR);
            Movie m3 = mfm.MakeMovie("熊出没之环球大冒险", TYPE.CHILDRENS);

            Rental r1 = new Rental(m1, 4);
            Rental r2 = new Rental(m1, 2);
            Rental r3 = new Rental(m3, 7);
            Rental r4 = new Rental(m2, 5);
            Rental r5 = new Rental(m3, 3);

            Customer c1 = new Customer("孙红雷");
            c1.addRental(r1);
            c1.addRental(r4);

            Customer c2 = new Customer("林志玲");
            c2.addRental(r1);
            c2.addRental(r3);
            c2.addRental(r2);

            Customer c3 = new Customer("刘德华");
            c3.addRental(r3);
            c3.addRental(r5);

            Customer c4 = new Customer("孙俪");
            c4.addRental(r2);
            c4.addRental(r3);
            c4.addRental(r5);
                    
            Console.Write(c1.statement());
            Console.Write(c2.statement());
            Console.Write(c3.statement());
            Console.Write(c4.statement());

        }
    }
}

五  总结

函数的返回值是父类，我们却可以返回一个派生类对象；函数的参数是父类，我们却可以传入一个派生类对象。foreach循环遍历List<>，程序会自动根据List里保存的对象的真正类型，引用相应的方法。

我们这个需求，无论租何种影片，租多长时间，都送一积分，故在Movie基类提供了积分计算方法getFrequentRenterPoints（）的默认实现；NewReleaseMovie类型的影片积分计算方法有所不同，故重写了getFrequentRenterPoints（）方法；关于租金计算方法getCharge，大家可以试着自行分析。

考虑增加支持一种新影片类型-TVB电视剧：积分和租金的计算规则如下：

租金计算方式：借7天之内收5元，超过7天，之后每天收2元
积分：只要租了就积1分，然后每达到3天的倍数积1分（比如1-2天积1分，3-5天积2分）

要求在以上2个小框架中，分别实现该需求，然后，回过头来看看，那种方式更加方便，就可以更好的体会到继承和多态的强大之处了。

这里先揭示一下，在非继承多态框架下，实现新增一种影片类型或现有影片类型的积分或租金计算规则改变了，Customer都需要进行改动；而在继承多态框架下，实现新增一种影片类型或现有影片类型的积分或租金计算规则改变了，Customer无需任何改动。在继承多态框架下，若要新增一种影片类型，则只需新增一个Movie派生类；现有影片类型的积分或租金计算规则改变了，则只需重写相应派生类型的积分或租金计算函数。

最后说一句，大型项目中，Customer的维护者和Movie家族类的维护者有可能不是同一个人，这样，需求的变更对于Customer的维护者来说是透明的，Customer的维护者可能都不知道何时增加了几种影片类型。

六 源码下载

 demo代码

  

作者：宋波
出处：http://www.cnblogs.com/ice-river/
本文版权归作者和博客园共有,欢迎转载,但未经作者同意必须保留此段声明,且在文章页面明显位置给出原文链接。
正在看本人博客的这位童鞋，我看你气度不凡，谈吐间隐隐有王者之气，日后必有一番作为！旁边有“推荐”二字，你就顺手把它点了吧，相得准，我分文不收；相不准，你也好回来找我！