设计模式之——封装、继承、多态

ゝ一世哀愁。 2022-05-20 06:07 211阅读 0赞

**“**世界处处不设计”

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有物混成,先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。吾不知其名，字之曰道，强为之名曰大。大曰逝，逝曰远，远曰反。

道是什么？道可道，非常道。道不明，说不尽的才算是道，它是自然法则的终极抽象。但至少在某一方面，它是各种事物如何组织在一起以及进行沟通互动的原始规律。而在软件设计中，各个模块之间怎样组织通信成为一个优雅健壮的整体，以便保证良好的可重用性和扩展性，这对于设计人员至关重要，于是有人将这些组装模式总结了出来，成为一种道，设计模式之道。

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首先我们得搞清楚点面向对象的概念，面向对象其实是对现实世界的理解和抽象的方法，也就是在计算机世界里去模拟现实世界的一种编程方法，具体是利用封装、继承、多态的方法去建立模型，我们一个个看下这都是些什么鬼。

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封装

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恩？这是……麦当劳？对，但重点在于那杯可乐，是被盖子给封起来的，只留了一个孔可以插吸管才能喝。这其实就是封装，封装隐藏了内部的可乐，对外留有一个接口来访问，这样有啥好处？干净！防止外部随便访问，比如灰尘落入弄脏内部数据。对外暴露的习惯是非常容易使用的，你根本无需关心内部实现细节，你喝个可乐还在乎气压怎么增大减小导致可乐杯吸出来？非常简单，一个字：“吸”！

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继承

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DNA？生物一代代的延续下来是靠什么保持其父辈的特征？遗传基因，正所谓龙生龙凤生凤，老鼠儿子会打洞，没有这个机制那代码量会急剧上升，很多功能，资源都是重复的在定义，这样造成极大的冗余和浪费！所以就有了继承机制，儿子从父亲那继承下来一些东西，不需要自己再去拼搏了，比如富二代继承家产，再比如天生好嗓子，妈妈是王菲。当然，只是单单继承是没有意义的，否则不如直接用父类了，所以得有自己的特色，比如增加属性啊，重写方法之类。

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多态

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看清楚哈，是多态不是变态。没有继承就没有多态，这个多态其实跟上面的继承是有关系的。中华美食博大精深，菜品众多，色香味俱全，形态各异，但是万变不离其宗，他们都是食品，也就是说，他们都继承自食品类，食材都是来自自然界生长出来的有机生物。这不就是继承么？等等我还没说完，多态其实是很巧妙地利用了继承这个特性实现了另一种机制。我们人类可以吃塑料么？显而易见不能，因为我们的接口只接收上面的天然有机食品类，对于铁啊什么的金属无机物是不能消化的。所以说，我们人类只接受食品类的多态，比如肉，蛋，蔬菜，水果，而决不能是塑料。来看一个多态的具体例子。

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这些是早期的一些个人电脑，看起来它们是该进博物馆了，顺便怀念下神作的乔帮主。我们发现，越是古老的电脑越是高度集成，某天显示器坏掉了我们会发现麻烦来了，我们只能去送修，然后把整个壳子拆开进行更换，也许它是焊接在主板上的那就惨了，模块间的过度依赖造成了极大的耦合度，而更糟的是这种显示器已经停产了根本买不到新的来匹配，那只能扔掉了。

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为了解决这个问题设计人员提出了模块化的概念，各种设备如雨后春笋般涌现。如：鼠标，键盘，摄像头，打印机，存储设备……但又有一个问题，每种设备都有一种接口，那电脑主机上得有多少种接口啊？这不坑爹么？于是出现了接口标准化。

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在各种接口百花齐放的时候，有一种接口胜出了，它就是USB。它提供了一种接口标准，电压5V，双工数据传输， 供电…… 最重要的是物理上形状是不一样的，所以别乱插、别乱捅。

于是乎，我们可以把电脑的模型设计成这样：

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话说有一个Computer类，一个USB接口，还有各种USB设备，故事就这样开始了。

Computer：“我上面装有一个USB接口，我只认识这个接口传递过来的数据，谁要跟我沟通你就去找它吧。”

USB：“要接驳我的设备是什么我不关心，但我规定设备必须有readData()这个方法，但是怎么实现我不管，总之你得通过这个方法把数据给我。”

Keyboard：“我有readData()这个方法，我已经实现好了，用户一敲键盘我就读过来传给你。 O(∩\_∩)O。”

Mouse&Camera：“我也是，我也是，我要插！”

USB：“确实多态，够变态。”

该分的分，该合的合，合合分分，分分合合，此乃阴阳之道。

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实战，实战！

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早期的枪设计非常原始简陋，打一发子弹要很长时间去准备，装填时要先把火药倒入枪管内，然后装入铅弹，最后用棍子戳实后才能发射。 射击时士兵扣动扳机冲击火药爆炸，子弹被冲击出去射杀敌方，然后再循环往复进行装填这一过程，费时费力，所以我们能看到19世纪战场上的士兵方阵前后排轮换射击，后排的士兵实际上在装填弹药以节省时间。

为了解决这个问题，我们开始思考了，既然弹药装填困难，那么不如把弹丸和火药组合起来，然后封装在弹壳里，只要撞击底火弹头就会被爆炸的火药崩出去，这样直接装入枪膛一触即发，杀人方便多了，这个就是“封装”。

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那么问题又来了，虽然封装弹药节省了很多时间，但一次打一发子弹还是很麻烦不是？那就在子弹之上再包装一层弹夹吧，这相当于压栈，最早压入（push）的子弹最后弹出（pop），先进后出（栈数据结构），这样子弹打完了只要换弹夹就好了。总之只要枪接收子弹就对了，我们都是子弹的继承。

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然后设计师做了一件更丧心病狂的事情，他造了个外挂弹夹箱来实现弹夹接口的标准方法，背在身上不停地突突，多态发生了，冷兵器时代结束了，以上UML图正描述了这种嗜杀如狂的疯狂设计模式。

我们可以进一步了解多态，我们称一个为多态的时候，需要有三个必要条件，**继承，重写，**父类去指向子类对象.

这里详细讲解下多态：

所谓多态就是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象，该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定。因为在程序运行时才确定具体的类，这样，不用修改源程序代码，就可以让引用变量绑定到各种不同的类实现上，从而导致该引用调用的具体方法随之改变，即不修改程序代码就可以改变程序运行时所绑定的具体代码，让程序可以选择多个运行状态，这就是多态性。

比如你是一个酒神，对酒情有独钟。某日回家发现桌上有几个杯子里面都装了白酒，从外面看我们是不可能知道这是些什么酒，只有喝了之后才能够猜出来是何种酒。你一喝，这是剑南春、再喝这是五粮液、再喝这是酒鬼酒….在这里我们可以描述成如下：

酒 a = 剑南春

酒 b = 五粮液

酒 c = 酒鬼酒

…

这里所表现的的就是多态。剑南春、五粮液、酒鬼酒都是酒的子类，我们只是通过酒这一个父类就能够引用不同的子类，这就是多态——我们只有在运行的时候才会知道引用变量所指向的具体实例对象。

诚然，要理解多态我们就必须要明白什么是“向上转型”。在继承中我们简单介绍了向上转型，这里就在啰嗦下：在上面的喝酒例子中，酒（Win）是父类，剑南春（JNC）、五粮液（WLY）、酒鬼酒（JGJ）是子类。我们定义如下代码：

JNC a = new  JNC();

对于这个代码我们非常容易理解无非就是实例化了一个剑南春的对象嘛！但是这样呢？

Wine a = new JNC();

在这里我们这样理解，这里定义了一个Wine 类型的a，它指向JNC对象实例。由于JNC是继承与Wine，所以JNC可以自动向上转型为Wine，所以a是可以指向JNC实例对象的。这样做存在一个非常大的好处，在继承中我们知道子类是父类的扩展，它可以提供比父类更加强大的功能，如果我们定义了一个指向子类的父类引用类型，那么它除了能够引用父类的共性外，还可以使用子类强大的功能。

所以对于多态我们可以总结如下：

指向子类的父类引用由于向上转型了，它只能访问父类中拥有的方法和属性，而对于子类中存在而父类中不存在的方法，该引用是不能使用的，尽管是重载该方法。若子类重写了父类中的某些方法，在调用该些方法的时候，必定是使用子类中定义的这些方法（动态连接、动态调用）。

对于面向对象而已，多态分为编译时多态和运行时多态。其中编辑时多态是静态的，主要是指方法的重载，它是根据参数列表的不同来区分不同的函数，通过编辑之后会变成两个不同的函数，在运行时谈不上多态。而运行时多态是动态的，它是通过动态绑定来实现的，也就是我们所说的多态性。

# 具体用法讲解：[什么是多态?为什么用多态?有什么好处?][Link 1] #

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[640 7]: https://ss.csdn.net/p?https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/M3F6kjy2icnbffCzaLOjiaicKmZ1ThXezvqpwOB7c6diaSVcFRDTiaMReiaTTUrnEGBvlLBEaPtypoEslydxUTOxfKqw/640?
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[Link 1]: https://blog.csdn.net/gududedabai/article/details/81034199