C#-封装

一.封装封装(Encapsulation):封装是一个面向对象的概念,对外部世界,隐藏类的内部.在C#中可使用类来达到数据封装的效果，这样就可以使数据与方法封装成单一元素，以便于通过方法存取数据。除此之外，还可以控制数据的存取方式。面向对象程序设计中一般以类作为数据封装的基本单位。类将数据和操作数据的方法结合成一个单位。在设计类时，不希望直接存取类中的数据，而是希望通过方法来存取数据。如此就可以达到封装数据的目的，方便以后维护、升级，也可以在操作数据时多一层判断，提高安全性。封装还可以解决数据存取权限问题，使用封装可以将数据隐藏起来，形成一个封闭的空间，用户可以设置哪些数据只能在这个空间中使用，哪些数据可以在空间外部使用。如果一个类中包含敏感数据，则有些用户可以访问，有些用户却不能访问。如果不对这些数据的访问加以限制，那么后果是很严重的。所以，在编写程序时，要对类的成员使用不同的访问修饰符，从而定义它们的访问级别。封装优点：1.好的封装能减少耦合.2.类的内部的实现可以自由改变.3.一个类有更清楚的接口.DataHiding(数据隐藏):封装的一个最有用的形式是数据隐藏.一个类的数据表现一个对象的状态.修饰符支持封装:Private:只有类本身能存取.Protected:类和派生类可以存取.Internal:只有同一个项目中的类可以存取.ProtectedInternal:是Protected和Internal的结合.Public:完全存取.otherEncapsulatingStrategy:(其他封装策略)属性和索引器的目的是封装一个类的细节和给类的用户提供一个公共的接口.封装和继承的关系:封装的意思是包容(聚合),类与类之间的关系是hasa.一个类里面有另一个类.继承,类与类之间的关系是isa.面向对象思想有三个核心要素：封装、继承与多态。如能正确理解这三要素，那么基本上可以算是在编程中建立了面向对象思想。在第二节中我曾介绍，在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。接下来，我将通过介绍C#的类，来充分理解对象封装的概念。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。.NetFramework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.NetFramework提供的功能就可以了：inti=10;strings=i.ToString();再比如我们想弹出一个Windows消息框，同样可以直接使用.NetFramework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.NetFramework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：publicclassUser{privatestringm_name;privatestringm_password;privateintm_tryCounter;publicstringName{get{returnm_name;}set{m_name=value;}}publicstringPassword{get{returnm_password;}set{m_password=value;}}publicvoidSignIn(){if(m_tryCounter3){if(IsValid()){m_tryCounter=0;Console.WriteLine(User{0}wassignedin.,m_name);}else{m_tryCounter++;Console.WriteLine(User{0}isinvalid.Can’tSignin.,m_name);}}else{Console.WriteLine(Youtrytosigninmorethan3times.Youarebedenied.);}}publicvoidSignOut(){m_tryCounter=0;Console.WriteLine(User{0}wassignedout.,m_name);}privateboolIsValid(){if(m_name.ToUpper()==ADMIN&&m_password==admin){returntrue;}else{returnfalse;}}}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。关于field，property和method，我会在之后的文章中介绍，这里主要介绍的是在这个类中出现的修饰符public、private等相关的知识。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；protectedinternal：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；可以看出，public的开放性最大，其次是protectedinternal，private的开放性最小。internal和protected居中。那么，internal和protected哪一个开放范围更大呢？我认为，没有完全绝对的结论。它们的范围前者体现一个横向的概念，后者则体现纵向的概念。如果是internal，那么外部程序集对象自然不能访问，但只要是居于同一个程序集中，则所有对象都可以访问它；如果是protected，那么即使是外部程序集对象，只要它继承了该对象，就可以访问，而即使是同一程序集，如果对象不是该类对象的子类，也是无法访问的。打一个比方，在我们的传统文化中，是非常强调“宗族”观念的，一个宗族的族长，对于本族人而言，权力极大，甚至掌握了生杀大权。以一个州府的范围为例，internal就好比是知府大人，只要是该州府的百姓，都属于他的管辖范围，而不管他是哪一个宗族。protected则好比是宗族的族长，只要是这个宗族的成员，都要服从他，哪怕该成员属于其他州府。我以前看过《雍正王朝》，其中就有这样一个情节，身为皇子的胤祯，竟然无法挽救自己心爱女人的命运，因为这个女人违反了她们宗族的族规，最后眼看着她被活活烧死，却只能黯然神伤，梦里萦回。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。演练：（一）设计类User，并调用该类1、打开VisualStudio.Net，选择“File”菜单的“new”，选择“Project”；2、选择VisualC#Projects中的“ConsoleApplication”。在Location中，定位你要保存的项目的路径，而名字则为“SecondExample”。该名字此时既是解决方案的名字，同时也是该项目的名字。3、用鼠标右键单击项目名，在弹出的对话框中，将AssemblyName命名为SecondExample，将DefaultNamespace命名为：BruceZhang.com.SecondExample。4、用鼠标右键单击项目名，选择“Add”菜单项的“AddClass”5、在弹出的对话框中，将文件的名字命名为User.cs6、点击“Open”按钮后，项目中就添加了一个新的文件User.cs。打开该文件，将publicclassUser中的内容，修改为前面文中定义好的User类。7、修改原有默认的Program.cs文件名为App.cs，然后将文件内容修改为：classApp{///summary///Themainentrypointfortheapplication.////summary[STAThread]staticvoidMain(string[]args){Useruser=newUser();//用户名和密码均错误；user.Name=Bruce;user.Password=test;for(inti=0;i=4;i++){user.SignIn();}user.SignOut();//用户名正确，密码错误；user.Name=admin;user.Password=test;for(inti=0;i=