3.2 封装、继承与多态

封装（Encapsulation）

概念与作用

封装是面向对象编程（OOP）的三大特性之一，其核心思想是：

  1. 数据隐藏：通过访问修饰符（private/protected等）限制对类内部数据的直接访问。
  2. 行为暴露：通过公共方法（public）提供对数据的可控操作。

实现方式

public class BankAccount
{
    private decimal _balance; // 私有字段

    public void Deposit(decimal amount) 
    {
        if (amount > 0) _balance += amount; // 通过方法控制数据修改
    }

    public decimal GetBalance() => _balance; // 通过方法提供数据访问
}

优势

  • 防止数据被意外破坏
  • 便于修改内部实现而不影响外部代码
  • 提高代码可维护性

继承（Inheritance）

基本语法

public class Animal  // 基类
{
    public void Eat() => Console.WriteLine("Eating...");
}

public class Dog : Animal  // 派生类
{
    public void Bark() => Console.WriteLine("Woof!");
}

关键特性

  1. 代码复用：派生类自动获得基类的非私有成员
  2. 扩展性：派生类可添加新成员或重写基类方法
  3. 继承链：支持多级继承（但C#不支持多重继承）

注意事项

  • 使用sealed关键字可禁止类被继承
  • 基类构造函数通过base()调用
  • 推荐使用组合而非深度继承层次

多态（Polymorphism）

编译时多态（重载）

public class Calculator
{
    public int Add(int a, int b) => a + b;
    public double Add(double a, double b) => a + b; // 方法重载
}

运行时多态（重写）

public class Shape
{
    public virtual void Draw() => Console.WriteLine("Drawing shape");
}

public class Circle : Shape
{
    public override void Draw() => Console.WriteLine("Drawing circle"); // 方法重写
}

接口多态

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

public class FileLogger : ILogger { /* 实现 */ }
public class DatabaseLogger : ILogger { /* 实现 */ }

多态的应用场景

  1. 统一接口处理不同子类对象
  2. 插件式架构设计
  3. 减少条件分支语句

三者的协同关系

特性解决的问题典型应用场景
封装数据安全与模块化类设计、API开发
继承代码复用与层次化UI控件、领域模型
多态行为多样化与扩展性插件系统、算法策略

最佳实践：优先使用组合而非继承，合理使用protected访问级别，避免过度多态导致的复杂性。

常见面试问题

  1. 如何防止派生类重写方法？（使用sealed修饰方法）
  2. new关键字在继承中的作用？（隐藏基类成员而非重写）
  3. 抽象类与接口在多态中的区别？

▶ 下一节：3.3 接口与抽象类


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