概述
面向过程的程序 = 算法 + 数据结构; 关心解决问题的步骤。
面向对象的程序 = 对象 + 交互; 关心谁在解决问题,在做什么。
类:一个抽象的概念,即为生活中的“类别”。
对象:类的具体实例,即归属于某个类别的“个体”。
同类型的多个对象,行为相同,数据不同。
主要思想
分而治之 — 将一个大的需求分解为许多类,每个类处理一个独立的模块。
拆分好处:独立模块便于分工,每个模块便于复用,可扩展性强。
封装变化 — 变化的地方独立封装,避免影响其他模块。
高 内 聚 — 类中各个方法都在完成同一项任务(类的职责单一;只做同一件事)。
列:一个类只进行攻击的实现并不属于高内聚:因为攻击的方式不同;如果对每种攻击方式为单独的一种类则可以称之为高内聚。
复杂的实现封装在内部,对外提供简单的调用。
低 耦 合 — 类与类的关联性依赖度要低(类与类之间相互独立;之间没有过多的联系)。
让一个模块的改变,尽少影响其他模块。
[例如:硬件高度集成化,又要可插拔]
最高的内聚莫过于类中仅包含1个方法,将会导致高内聚高耦合。
最低的耦合莫过于类中包含所有方法,将会导致低耦合低内聚。
优势
高复用;(同一个类或类中方法对于多种需求都适用;当修改时只修改那一个类或类中 方法)
高扩展;(当有新需求时,添加新类时对之前所编写的类无影响)
高维护;(方便进行维护)
高移植性。(方便移植:以类为单元)
(复用,灵活,简单。)
面向对象的三大特性
封装:
数据角度讲,将一些基本数据类型复合成一个自定义类型---->类。
方法角度讲,向类外提供功能调用,隐藏实现的细节。
设计角度讲,分而治之,高内聚低耦合,封装变化。
作用:松散耦合;简化编程;增强安全性
继承:
统一概念。
重写现有类的功能,在此基础上进行扩展(功能;概念)。
当需要一个类去代表多个类时
多态:
父类的同一种动作或者行为,在不同的子类上有不同的实现。
(父类调用同一方法,在不同的子类上有不同的执行效果)
实现手段:虚方法、抽象方法、接口。(接口优于虚方法与抽象方法因为多实现)
类的四大关系
泛化(继承):子类与父类的关系,概念的复用,耦合度最高;
B类泛化A类,意味B类是A类的一种;
做法:B类继承A类。
实现:抽象行为的具体实现,两者体现功能的关系,变化只影响行为;
A类实现B类,意味A类必须具体实现B类中所有抽象成员。
做法:实现抽象类、接口中的抽象成员。
关联(聚合/组合):部分与整体的关系,功能的复用,变化影响一个类;
A与B关联,意味着B是A的一部分;
做法:在A类中包含B类型成员。
依赖:合作关系,一种相对松散的协作,变化影响一个方法;
A类依赖B类,意味A类的某些功能靠B类实现;
做法:B类型作为A类中方法的参数,并不是A的成员。
设计的八大原则
开-闭原则(目标、总的指导思想)
Open Closed Principle
对扩展开放,对修改关闭。
增加新功能,不改变原有代码。
类的单一职责(一个类的定义,只做一类事)
Single Responsibility Principle
一个类有且只有一个改变它的原因。
适用于基础类,不适用基于基础类构建复杂的聚合类。
依赖倒置(依赖抽象)
Dependency Inversion Principle
客户端代码(调用的类)尽量依赖(使用/调用)抽象的组件。
隔离用与做
抽象的(“父类”)是稳定的。实现(“子类”)是多变的。
组合(关联)复用原则(复用的最佳实践)
Composite Reuse Principle
如果仅仅为了代码复用优先选择组合(关联)复用,而非继承复用。
组合:在A类中包含B类的成员
组合的耦合性相对继承低。
里氏替换(继承后的重写,指导继承的设计)
子类在重写父类方法时,尽量选择扩展重写,以防止改变父类拥有的功能功能。
扩展重写:例:base.“父类方法”+子类成员;
接口隔离(功能拆分)
Interface Segregation Principle
==尽量定义小而精的接口interface,少定义大而全的接口。==本质与单一职责相同。
小接口之间功能隔离,实现类需要多个功能时可以选择多实现.或接口之间做继承。
面向接口编程而非面向实现(切换、并行开发)
客户端通过一系列抽象操作实例,而无需关注具体类型。
便于灵活切换一系列功能。
实现软件的并行开发。
迪米特法则(类与类交互的原则)
Law of Demeter
不要和陌生人说话。
==类与类交互时,在满足功能要求的基础上,传递的数据量越少越好。==因为这样可能降低耦合度。
封装
定义
- 数据角度讲,将一些基本数据类型复合成一个自定义类型。(符合人类思考方式,便于操作数据)
- 方法角度讲,向类外提供功能,隐藏实现的复杂细节。
-
设计角度讲,分而治之,高内聚低耦合,封装变化。
----封装的应用:类;属性;构造函数;----
作用
- 松散耦合,降低了程序各部分之间的依赖性。
- 简化编程,使用者不必了解具体的实现细节,只需要调用对外提供的功能。
- 增强安全性,以特定的访问权限来使用类成员,保护成员不被意外修改。
访问修饰符
- private:私有的,类成员默认级别,仅在类内部可见。
- internal:内部的,类默认级别,仅在程序集(.cs文件编译后为.dll)内可见。
- protected:受保护的,类内部与派生类中可见;有继承关系的类之间;跨程序集也可以只需要有继承关系。
- protected internal:意为 internal 或 protected; 程序集内或者派生类中可见。
- public:公有的,类内类外都可见。
案例
需求
- 玩家可以通过摇杆控制主角运动。
- 运动过程中播放相应的动画。
- 玩家控制主角打怪,怪受伤,可能死亡。
分析
角色系统,成长系统,技能系统,动画系统,运动系统,任务系统,背包系统,结算系统。
- 识别对象:主角,小怪,输入控制,动画。
-
分配职责:
主角:存储状态(攻击力,攻击速度,生命,魔法),受伤,死亡。
小怪:存储状态(攻击力,攻击速度,生命,魔法),受伤,死亡。
马达:移动, 旋转。
输入控制:控制移动,控制攻击。
动画系统:管理动画片段,提供动画事件。, -
建立交互:
移动: 检测到玩家开始移动–>调用动画系统播动画–>调用马达的移动方法–>检测到玩家松开按钮结束触摸–>调用动画系统取消动画。
打怪: 按下技能按钮–>调用技能系统释放技能–>调用动画系统播动画–>处理动画事件
–>调用小怪的受伤–>可能调用死亡方法。
设计
-
运动系统
角色马达:CharacterMotor
数据:移动速度 moveSpeed,转向速度 rotationSpeed,角色控制器(chController)
行为:移动(Movement),转向(LookAtTarget) -
动画系统
角色动画参数类:CharacterAnimationParameter
数据:动画片段
*动画事件行为:AnimationEventBehaviour
数据:动画组件(anim)
行为: 攻击时使用(OnAttack),撤销动画播放(OnCancelAnim) -
角色系统
主角状态:PlayerStatus
数据:生命(HP,maxHP),魔法(SP,maxSP),基础攻击力(baseATK),防御(defence),攻击间隔 (attackInterval),攻击距离(attackDistance),动画参数(animParams)
行为:受击(Damage) 死亡(Dead)
小怪状态:MonsterStatus
数据:生命(HP,maxHP),魔法(SP,maxSP),基础攻击力(baseATK),防御(defence),攻击间隔 (attackInterval),攻击距离(attackDistance),动画参数(animParams)
行为:受击(Damage),死亡(Dead)
摇杆输入控制:CharacterInputController
数据:马达(chMotor), (EasyTouch插件)
行为:摇杆移动执行的方法,摇杆停止时执行的方法
继承 extends
定义
重用现有类的功能,在此基础上进行扩展(功能、概念)。[提取共性]
优点
- 复用代码的一种方式。
- 统一概念,以层次化的方式管理类。
缺点
耦合度高:父类的改变直接影响到所有的子类,而不需要通知子类。
适用性
- 多个类具有相同的数据或行为。
- 多个类从概念上是一致的,且需要进行统一处理。
语法
class A: B
{
}
表示A类继承B类,A类称为子类(派生类),B类称为父类(基类,超类)
通过this关键字访问本类成员、通过base关键字访问父类成员。
一个类最多只能继承另一个类。
继承中的构造方法
构造方法不会继承给子类,但是在创建子类对象时,自动调用父类的构造方法,且父类构造方法先执行,子类构造方法后执行.
当子类采用无参构造方法创建对象时,默认调用父类的无参构造方法,如果父类没有无参构造方法,则报编译错误,解决方法有两个: 1.为父类添加无参构造方法, 2.在子类的构造方法中用base关键字指明要调用父类的哪一个有参构造方法
抽象类
语法
用abstract修饰类即为抽象类.
抽象类不能创建对象
抽象类中可能包含抽象成员(方法,属性);可以包含普通方法,字段
语义
抽象类表示一个概念的抽象(可以存储子类直接使用的成员).
抽象只表示做什么,拥有什么数据,但往往不表达具体做法,不表达数据具体取值
适用性
- 当不希望类创建对象的时候。
- 当有行为,但是不需要实现的时候。
- 当有一些行为,在做法上有多种可能时,但又不希望客户(调用者)了解具体做法。
抽象类与普通类区别
相同:都可以有静态、实例成员(数据、方法、构造函数) 不同:抽象类使用abstract修饰,可能有抽象方法,属性等,不能直接创建对象
抽象方法
语法
用abstract修饰并且没有实现的方法.只有方法声明,没有实现。
抽象方法只能出现在抽象类中。
抽象方法在本类中不实现,实现推迟到子类中,子类必须重写override实现。
语义
抽象方法表达抽象行为,只关注本身,不关注行为实现。
抽象方法描述做什么,不描述怎么做。
抽象方法一个行为的抽象。
多态
定义
父类同一种动作或者行为(父类的引用调用同一方法),在不同的子类上有不同的实现。
继承将相关概念的共性进行抽象,并提供了一种复用的方式;多态在共性的基础上,体现类型及行为的个性化,即一个行为有多个不同的实现。
实现手段
- 虚方法: 父类型的引用 指向 子类的对象,调用虚方法,执行子类中的重写方法。
- 抽象方法:抽象类的引用 指向 实现类的对象,调用抽象方法,执行实现类中重写方法。
-
接口:接口的引用 指向 实现类的对象,调用接口方法,执行实现类中重写方法。
接口优于虚方法与抽象方法
方法隐藏
定义:在子类中使用new关键字修饰的与父类同签名(方法名称与参数“数量,数据类型和顺序,修饰符”)的方法并且没有声明为virtual(虚方法)。
作用:父类的方法在子类中不适用,且通过子类型引用调用时,隐藏掉从父类继承的旧方法,好像该方法不存在。但是可以使用base关键字调用父类中方法
//基类 class MyBase { public int MyMethod(){} } //子类: class MyDerived { public new int MyMethod(){} }
隐藏原理
子类在方法表中增加一个新地址。
所以通过子类引用调用时使用新纪录,执行子类中新方法;
通过父类引用调用时使用旧纪录,执行父类中方法。
虚方法
定义:用vritual关键修饰的已实现方法。
作用:可以在子类中重写的方法;不用必须实现。
语法:public virtual void EnterState() { } 语句结束不用添加分号
方法重写
语法:在子类中使用override关键字修饰的方法。
作用:父类的方法在子类中不适用(虚方法),或父类没有实现(抽象方法)。子类重写可以满足对该方法的不同需求。方法重写时必须在方法前加override关键字。
三种方法可以重写:
abstract 方法在子类必须重写,除非子类也是抽象类。
virtual 方法在子类可以重写,使父类方法的做法与子类有所不同。
override方法,已经重写过的方法,在子类还可以继续重写,除非被标识为sealed。
重写原理
父类在方法表中修改对应的地址。
所以不管通过父类还是子类的引用,调用方法时,都执行对象真实类型中定义的方法。
动态绑定(晚期绑定)与静态绑定(早期绑定)
绑定:类型与关联的方法的调用关系,通俗讲就是一个类型能够调用哪些方法。
静态绑定:是指调用关系是在运行之前确定的,即编译期间。
动态绑定:是指调用关系是在运行期间确定的。
静态绑定因为在编译期确定,不占用运行时间,所以调用速度比动态绑定要快。
动态绑定因为在运行期确定,占用运行时间,性能更低些,但是更灵活。
方法重写是动态绑定。(需要更改父级方法表中的方法地址)
方法隐藏是静态绑定。
密封 Sealed
- 用在类的定义上,指示当前类不能做父类,也就是任何类都不可继承当前类
- 用在重写的成员,指示当前类的子类,不能再次重写该成员
接口
定义
接口定义一组对外的行为规范,要求它的实现类必须遵循。
接口只关注行为,不关注数据,且不关注行为的实现,实现由实现类(子类)完成。
接口自身表达“能够做”,不表达“如何做”。
接口是一组行为的抽象。
一组对外的行为规范:
==一组:==接口中可以包含多种方法(抽象)
==对外:==要求实现类(子类)去实现;自身不用去实现,仅做抽象方法的声明
==行为:==接口自身只包含抽象的方法成员(属性,方法)
==规范:==接口中的抽象成员要求实现类(子类)必须自行实现
作用
规范不同类型的行为,达到了不同类型在行为上是一致的。
扩展一个已有类的行为。
语法
使用interface关键定义。接口名建议用”I”开头,其后单词首字母大写。
例:public interface IPoint {};
接口中不能包含字段,可以包含:方法(不包括方法体),属性,索引器,事件。
接口中的成员一定是public abstract的,但是不能写。
接口中的所有成员不能有实现,全部默认抽象的。
实现类实现接口用“:”与继承相同。
实现类实现可以实现多个接口,且每个接口中所有的成员必须都实现。所实现的成员不用使用abstract修饰
接口中的成员在实现类中以public的方式实现(除显式实现)。
接口的引用可以指向实现类的对象。
接口与接口之间可继承,且可以多继承。
类与类是单继承,类与接口是多实现,接口与接口是多继承。
结构(struct)可以实现接口,但不能被继承。
抽象类与接口的选择策略
抽象类与子类之间关系:is a [是一种]
接口与实现类之间关系:can do [能够做(功能)]
接口的显式实现
作用:
-
解决多接口实现时的二义性:不同接口中的成员名称相同,并被同一实现类继承
-
解决接口中的成员对实现类不适用的问题:当不想使用接口中的某一成员时
做法:
在实现的成员前加接口名,并且不能加任何访问修饰符,默认为private
显式实现成员只能通过接口类型的引用调用。
Framework常用接口
IComparable 可比较,使类型支持比大小的功能;适用性:常用的排序依据
IComparer 比较器,提供比较的方法,常用于排序比较;适用性:不太常用的排序依据
IEnumerable 可枚举(可迭代),使类型支持简单迭代(foreach)
IEnumerator 枚举器(迭代器),支持MoveNext ,自己可以控制迭代的节奏;迭代器接口类型
面向接口编程
例:当对对象进行排序操作时,调用IComparable接口,通过接口对具体的类进行操作(依赖倒置;隔离用于做)
Unity 协同程序(Coroutine)
定义
具有多个返回点(yield);将方法分为多个部分,可以在特定时机分部执行的函数。
原理
Unity每帧处理GameObject(游戏队象)中的协同程序,直到函数执行完毕。
当一个协程函数启动时,本质创建迭代器对象;调用MoveNext方法,执行到 yield 暂时退出;待满足条件后再次调用MoveNext方法,执行后续代码,直至遇到下一个yield为止。如此循环至整个函数结束。
语法
通过MonoBehaviour中的StartCoroutine启动,StopCoroutine停止。
协程函数返回值类型为IEnumerator,方法体中通过yield关键字定义返回点,通过return xx对象定义继续执行的条件。
可以被yield return 的对象:
- null或者 数字 --> 等待一个渲染帧;在Update后执行,适合分解耗时的物理逻辑
- new WaitForSeconds() --> 等待指定时间;适合延迟调用
- new WaitForSecondsRealtime() --> 等待指定时间(不受时间缩放影响)
- new WaitForFixedUpdate() --> 等待一个物理帧;在FixedUpdate后执行,适合分解物理操作
- new WaitForEndOfFrame() --> 等待一帧结束;在每帧结束后执行,适合相机的跟随操作
- new WaitUntil(委托)–>在委托返回true时执行,适合等待某一操作
- new WaitWhile (委托) --> 在委托返回false时执行,适合等待某一操作
- Coroutine --> 在另一个协程函数执行完毕后再执行。
- WWW --> 在请求结束后执行,适合加载数据,如文件,贴图,材质等
作用
- 延时调用。
- 分解操作。
代码案例:
委托
定义
将方法包装成对象,通过调用委托对象间接调用方法,实现回调机制。
委托是引用类型,使用方法创建委托对象,方法必须符合委托的原型。
委托是一类行为的抽象。
使用
-
定义委托数据类型 delegate 返回值 方法签名
delegate void Handler(); - 声明委托变量 Handler handler;
-
创建委托类型对象
handler = new Handler(Fun);//Fun符合委托类型的方法 - 调用委托handler();
- 自定义一个委托
- 声明一个委托变量
- 对委托绑定方法
- 调用委托:委托变量();
作用
- 将方法做为参数进行传递,可以将一个方法的执行代码注入到另一个方法中。
- 实现回调,且比接口更加灵活。
- 实现任意方法的异步调用。
- 事件实现的基础。
原理
- 自定义的委托类型本质就是个类,包含Invoke、BeginInvoke、EndInvoke方法。
- 该类继承MulticastDelegate类,包含委托链Object _invocationList,实质就是Delegate[ ]类型。
- MulticastDelegate 类又继承Delegate类,包含实例方法的对象引用Object _target,方法句柄IntPtr _methodPtr。
- 创建委托对象(绑定方法),就是设置_target与_methodPtr字段。
- 调用委托对象,本质就是调用Invoke方法,内部找到_methodPtr字段,从而调用方法。
多播委托
- 本质上是委托的一种特殊形式,以委托链的形式存在。
- 多播委托绑定的方法有返回值,调用委托对象时默认只会接收到最后一个方法的值。
- 获取每个方法返回值:调用委托GetInvocationList()方法,获取委托链,然后循环调用DynamicInvoke方法,即动态调用每个方法,可获取返回值。
原理
-
委托对象绑定(+=)多个方法时,本质调用Delegate.Combine(原对象,新对象)方法。
-
Combine方法内部创建新委托链(Delegate[ ]),再创建新委托对象,存入_invocationList字段中。
-
委托对象移除(-=)某个方法时,本质调用Delegate.Remove(原对象,删除对象)方法。
-
Remove方法内部删除匹配的委托(判断_target与_methodPtr)。
-
如果删除后委托链中只剩下一个委托,则返回该委托;否则再新创建一个委托对象,初始化新委托链。
委托实现方法的异步调用
同步调用方法:排队调用,前一个方法执行时,后一个方法等待它的结束后才能启动。
异步调用方法:不排队调用,后一个方法不必等待它的结束就可启动,异步调用的方法是创建了一个新线程来工作的,与后一个方法所在不同的线程,各自独立,互不影响。
Framework中的任何方法都可以通过委托异步调用。(BeginInvoke)
步骤:
- 为需要异步调用的方法定义一个相应的委托。
- 创建该委托的引用指向需要异步调用的方法。
-
使用委托类型的BeginInvoke方法开始异步调用。
a) BeginInvoke中的参数IAsyncCallback 表示异步调用的方法结束时执行的回调方法,往往用回调方法来处理异步的结果。
b) BeginInvoke中的参数object 表示在回调方法中需要用到的数据,该数据被封装在IAsyncResult的AsyncState属性中。 - 如方法有返回值,则需要调用EndInvoke取得返回值。
事件
定义
当某一对象达到某种条件或发生某种改变时,将消息及时的通知到其它对象。事件基于委托,为委托提供了一个发布/订阅的机制。
使用
- 定义事件参数类 XXXEventArgs:封装引发事件时需要由事件源传递给响应者的信息。
- 定义委托 :public delegate void XXXEventHandler(XXXEventArgs e);
-
定义事件源类
– 基于委托声明事件 public event XXXEventHandler XXX;
– 在某个方法内部引发事件。 -
响应者
– 实例化事件源对象。
– 注册方法:对象名.事件名+=方法名;
温馨提示:即时第一次注册事件,也使用+=操作符。
作用
仅仅允许在声明类的外部注册、注销事件、其余操作包括事件的声明和调用在声明类的内部进行,事件的注册与注销也可以在声明类中进行,防止了例如清空委托链、直接引发事件等不正当操作,体现了封装思想。
原理
在事件源中声明事件,会编译为一个私有委托字段,一个公开add_XXX方法用于注册事件,一个移除remove_XXX方法用于注销事件。
反射
定义
编译时无法创建对象;需要在运行时创建对象;依赖注入
动态获取类型信息,动态创建对象,动态访问成员的过程。(使用字符串进行操作)
作用
在编译时无法了解类型信息,无法创建对象,在运行时获取类型信息,创建对象,访问成员。
性能较差
流程
- 得到数据类型
- 动态创建对象
- 查看类型信息(了解本身信息,成员信息)
流程具体实现
得到数据类型Type
表示类型声明:类类型、接口类型、数组类型、值类型、枚举类型、类型参数、泛型类型定义,以及开放或封闭构造的泛型类型。
方式一:根据类型名称–Type.GetType(“类型全名(命名空间.类名)”);
适合于类型的名称已知
方式二:根据对象–obj(以实例出的对象).GetType();
适合于类型名未知,类型未知,存在已有对象
方式三:根据数据类型–typeof(数据类型)
适合于已知类型
方式四:Assembly.Load(“XXX”).GetType(“名字”);
适合于类型在另一个程序集中
动态创建对象
1.Activator.CreateInstance(string 程序集名称,string 类型全名)
Activator.CreateInstance(Type type);
2.Assembly assembly = Assembly.Load(程序集);
assembly.CreateInstance(Type);
//找到有参构造方法,动态调用构造方法
3.type.GetConstructor(typeof(string)).Invoke()
查看类型信息
Type类常用:
Get系列方法:GetProperty();GetMethod();
Is系列属性:
-
MethodInfo(方法)
重要方法: Invoke(调用) -
PropertyInfo(属性)
重要方法:SetValue GetValue -
FieldInfo(字段)
重要方法:SetValue GetValue -
ConstructInfo(构造方法)
重要方法:Invoke(调用)
泛型
相关类:ArrayHelper
泛型的定义
普通类:public class Generic{ public String Name;}
泛型类:public class Generic{public T Name;}
使用了;T表示type(类型)
泛型的使用
泛型类跟普通类的使用方式一样,都需要实例化对象,再由对象来调用内部的属性或方法。
泛型的默认值
泛型的默认值,如下面代码所示。需要使用default(T)来赋值。
public class Generic{public T Name = default(T); }
泛型的约束
语法:where T:具体约束
T:结构 |
类型参数必须是值类型。可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。有关更多信息,请参见使用可空类型(C# 编程指南)。 |
T:类 |
类型参数必须是引用类型,包括任何类、接口、委托或数组类型。 |
T:new() |
指定泛型类或方法声明中的类型实参必须有公共的无参构造函数;若使用new约束,则该类型不能为抽象类。
new()约束可以与其他约束一起使用,但必须位于约束列表的末端。
不可以同时使用new()约束和值类型约束。因为值类型和new()都隐式的提供了一个无参公共构造函数。
|
T:<基类名> |
类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。 |
T:<接口名称> |
类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可以指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型的。 |
T:U |
为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。这称为裸类型约束。 |
C#中表达抽象的语义
- 抽象类:一个概念的抽象(包含普通成员,抽象成员)
- 接口:一组行为上的抽象(多个抽象成员)
-
委托:一种类型上(签名相同)的抽象(同一类型有多种方法)
接口优于抽象类