剖析C#的多態

一、什麼是多態

物件導向程式設計中的另外一個重要概念是多態性。在運行時，可以通過指向基類的指標，來調用實現衍生類別中的方法。可以把一組對象放到一個數組中，然後調用它們的方法，在這種場合下，多態性作用就體現出來了，這些對象不必是相同類型的對象。當然，如果它們都繼承自某個類，你可以把這些衍生類別，都放到一個數組中。如果這些對象都有同名方法，就可以調用每個對象的同名方法。

同一操作作用於不同的對象，可以有不同的解釋，產生不同的執行結果，這就是多態性。多態性通過衍生類別重載基類中的虛函數型方法來實現。

在物件導向的系統中，多態性是一個非常重要的概念，它允許客戶對一個對象進行操作，由對象來完成一系列的動作，具體實現哪個動作、如何?由系統負責解釋。

“多態性”一詞最早用於生物學，指同一種族的生物體具有相同的特性。在C#中，多態性的定義是：同一操作作用於不同的類的執行個體，不同的類將進行不同的解釋，最後產生不同的執行結果。C#支援兩種類型的多態性：

● 編譯時間的多態性

編譯時間的多態性是通過重載來實現的。對於非虛的成員來說，系統在編譯時間，根據傳遞的參數、返回的類型等資訊決定實現何種操作。

● 運行時的多態性

運行時的多態性就是指直到系統運行時，才根據實際情況決定實現何種操作。C#中，運行時的多態性通過虛成員實現。

編譯時間的多態性為我們提供了運行速度快的特點，而運行時的多態性則帶來了高度靈活和抽象的特點。

二、實現多態

多態性是類為方法（這些方法以相同的名稱調用）提供不同實現方式的能力。多態性允許對類的某個方法進行調用而無需考慮該方法所提供的特定實現。例如，可能有名為 Road 的類，它調用另一個類的 Drive 方法。這另一個類 Car 可能是 SportsCar 或 SmallCar，但二者都提供 Drive 方法。雖然 Drive 方法的實現因類的不同而異，但 Road 類仍可以調用它，並且它提供的結果可由 Road 類使用和解釋。

可以用不同的方式實現組件中的多態性：

● 介面多態性。

● 繼承多態性。

● 通過抽象類別實現的多態性。

介面多態性

多個類可實現相同的“介面”，而單個類可以實現一個或多個介面。介面本質上是類需要如何響應的定義。介面描述類需要實現的方法、屬性和事件，以及每個成員需要接收和返回的參數類型，但將這些成員的特定實現留給實作類別去完成。

組件編程中的一項強大技術是能夠在一個對象上實現多個介面。每個介面由一小部分緊密聯絡的方法、屬性和事件組成。通過實現介面，組件可以為要求該介面的任何其他組件提供功能，而無需考慮其中所包含的特定功能。這使後續組件的版本得以包含不同的功能而不會干擾核心功能。其他開發人員最常使用的組件功能自然是組件類本身的成員。然而，包含大量成員的組件使用起來可能比較困難。可以考慮將組件的某些功能分解出來，作為私下實現的單獨介面。

根據介面來定義功能的另一個好處是，可以通過定義和實現附加介面增量地將功能添加到組件中。優點包括：

1.簡化了設計過程，因為組件開始時可以很小，具有最小功能；之後，組件繼續提供最小功能，同時不斷插入其他的功能，並通過實際使用那些功能來確定合適的功能。

2.簡化了相容性的維護，因為組件的新版本可以在添加新介面的同時繼續提供現有介面。用戶端應用程式的後續版本可以利用這些介面的優點。

通過繼承實現的多態性

多個類可以從單個基類“繼承”。通過繼承，類在基類所在的同一實現中接收基類的所有方法、屬性和事件。這樣，便可根據需要來實現附加成員，而且可以重寫基成員以提供不同的實現。請注意，繼承類也可以實現介面，這兩種技術不是互斥的。

C# 通過繼承提供多態性。對於小規模開發工作單位而言，這是一個功能強大的機制，但對於大規模系統，通常證明會存在問題。過分強調繼承驅動的多態性一般會導致資源大規模地從編碼轉移到設計，這對於縮短總的開發時間沒有任何協助。

何時使用繼承驅動的多態性呢？使用繼承首先是為了向現有基類添加功能。若從經過完全調試的基類架構開始，則程式員的工作效率將大大提高，方法可以增量地添加到基類而不中斷版本。當應用程式設計包含多個相關類，而對於某些通用函數，這些相關類必須共用同樣的實現時，您也可能希望使用繼承。重疊功能可以在基類中實現，應用程式中使用的類可以從該基類中派生。抽象類別合并繼承和實現的功能，這在需要二者之一的元素時可能很有用。

通過抽象類別實現的多態性

抽象類別同時提供繼承和介面的元素。抽象類別本身不能執行個體化，它必須被繼承。該類的部分或全部成員可能未實現，該實現由繼承類提供。已實現的成員仍可被重寫，並且繼承類仍可以實現附加介面或其他功能。

抽象類別提供繼承和介面實現的功能。抽象類別不能樣本化，必須在繼承類中實現。它可以包含已實現的方法和屬性，但也可以包含未實現的過程，這些未實現過程必須在繼承類中實現。這使您得以在類的某些方法中提供不變級功能，同時為其他過程保持靈活性選項開啟。抽象類別的另一個好處是：當要求組件的新版本時，可根據需要將附加方法添加到基類，但介面必須保持不變。

何時使用抽象類別呢？當需要一組相關組件來包含一組具有相同功能的方法，但同時要求在其他方法實現中具有靈活性時，可以使用抽象類別。當預料可能出現版本問題時，抽象類別也具有價值，因為基類比較靈活並易於被修改。