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  • 基础系列之---3.对象的封装与C#的类 (参考)

    以下内容摘自园子里精彩的部分!

    面向对象思想有三个核心要素:封装、继承与多态。C#中,所有数据类型的实例都是“对象”,不过最能体现对象特质的类型,还是“类”,同时它也是C#中最重要、最频繁使用的类型。

    所谓“对象”,形象地说,我们可以把它理解为一块积木。设计积木的人需要设计积木的外观与形状,还有内部的材质。堆积木的人对于内部的材质并不关心,他们只需要根据不同的外观与形状来决定堆放的位置。因此,对于开发者而言,要设计面向对象的程序,同时会是两个迥然不同的身份:设计者与使用者。

    先谈谈使用者。使用者的身份,就是利用已经提供给你的所有对象,根据需求,设计出自己需要实现的程序。就如堆积木的过程。这恰恰是面向对象编程的优势所在,那就是“对象的重用”。已经设计好的对象,可以被不同的使用者调用,这些功能既然已经实现,对于使用者而言,当然就免去了自己去设计的过程。正如堆积木那样,既然有了现成设计好的积木,使用者所要做的工作就是把这些积木最后组合起来,堆成不同的形状。.Net Framework所提供的类库,就是这样的积木。

    例如我们想把一个int类型转换成字符型,就没有必要自己去实现这种转换,直接调用.Net Framework提供的功能就可以了:
    int i = 10;
    string s = i.ToString();

    再比如我们想弹出一个Windows消息框,同样可以直接使用.Net Framework现有的类库:
    MessageBox.Show(“Message”);

    在上述的例子中,i和MessageBox都是一个对象。

    再谈谈设计者的身份。虽然.Net Framework的类库功能已经非常强大,但它不可能考虑到业务的方方面面,如果需要使用一个根本就不存在的对象,此时就需要自己来设计了。例如图书管理系统,可能就需要用户,图书等对象。这就需要开发者自己来设计这些对象。

    既然最能体现“对象”思想的类型是“类”,我就来介绍一下C#中的类类型。C#中类的关键字是class。在一个class对象中,主要分为field(字段)、property(属性)和method(方法),前面两个对应的是对象的属性,而method则对应对象的行为。一个典型的class定义如下所示:
    public class User
    {
     private string m_name;
     private string m_password;
     private int m_tryCounter;
     public string Name
     {
      get {return m_name;}
      set {m_name = value;}
     }
     public string Password
     { 
      get {return m_password;}
      set {m_password = value;}
     }
     public void SignIn()
     {  
      if (m_tryCounter < 3)
      {
       if (IsValid())
       {  
        m_tryCounter = 0;
        Console.WriteLine("User {0} was signed in.", m_name);
       }
       else
       {
        m_tryCounter++;
        Console.WriteLine("User {0} is invalid. Can’t Sign in.", m_name);
       }
      }
      else
      {
       Console.WriteLine("You try to sign in more than 3 times. You are be denied.");
      }
     }
     public void SignOut()
     {
      m_tryCounter = 0;
      Console.WriteLine("User {0} was signed out.", m_name);
     } 
     private bool IsValid()
     {
      if (m_name.ToUpper() == "ADMIN" && m_password == "admin")
      {
       return true;
      }
      else
      {
       return false;
      }
     }
    }

    字符串m_name,m_password,m_tryCounter就是类User的字段,Name,Password是类User的属性,而SignIn、SignOut和IsValid则是类User的方法。

    前面说到对象好比是一个积木,设计者需要定义好这个积木的外观和形状,也要考虑积木内部的制作,例如选用的材质,以及是空心还是实心。如果将这个积木剖开来看,实际上该对象应分为内、外两层。由于使用者只关心外部的实现,因此设计者就需要考虑,哪些实现应暴露在外,哪些实现应隐藏于内。这就体现了对象的封装的思想

    封装对象,并非是将整个对象完全包裹起来,而是根据具体的需要,设置使用者访问的权限。在C#中,分别用修饰符public,internal,protected,private设定,分别修饰类的字段、属性和方法,甚至于类对象本身:
    public:表明所有对象都可以访问;
    protected internal:表明同一个程序集内的对象,或者该类对象以及其子类可以访问;
    internal:表明只有同一个程序集的对象可以访问;
    protected:表明只有该类对象及其子类对象可以访问;(关于继承,会在以后介绍)
    private:表明只有对象本身在对象内部可以访问;

    以前面定义的User类而言,所有的字段m_name,m_password,m_tryCounter都是private的,因此User类的外部调用者无法调用它们,但请注意User类内部的方法比如SignIn或者属性Name,却完全可以调用。同样的,private方法IsValid,可以被SignIn方法调用,但对于外部调用者而言,则是无法调用的。而对于public属性Name,Password,public方法SignIn和SignOut,外部的调用者是可以访问的。在后面的演练中,我们能够看出这之间的区别。通过这样分层次的封装,就可以充分保证对象的重用性和安全性。

    那么对于类类型而言,如何确定它们的访问权限呢?这要根据实际的需求来看了。假定这个User类是用于一个电子商务网站。那么电子商务系统在设计过程中,就需要调用到User类对象。显然,登录与退出功能是必须提供给外部使用者的,例如登录页面就会使用到User类。而IsValid()方法用于验证用户的合法性,虽然也非常必要,但该功能仅仅用于登录的时候核实用户身份,也就是说,IsValid方法只会被SignIn方法使用,但外部实用者却并不关心,因此,设置为private就是合理的。同样的道理,字段m_tryCounter也是如此。但如果需求发生改变,验证用户的功能不仅仅是登录的时候需要使用,在添加商品到购物车,下订单,付款的时候,都需要该功能,那么IsValid方法,就有必要修改为public方法了。

    所以,在设计程序的时候,除了要考虑识别对象,还要充分考虑该对象的封装。类对象内的字段、属性和方法,包括类本身,哪些应该暴露在外,哪些应该被隐藏,都需要根据实际的需求,给与正确的设计。

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