如何实现许多具有相同方法但做不同事情的类？答案

【问题标题】：How would one implement many classes that have the same methods that do things different?如何实现许多具有相同方法但做不同事情的类？
【发布时间】：2011-04-29 04:33:28
【问题描述】：

我是一名主要使用嵌入式设备（使用 C 和汇编进行编程）的开发人员。我的 C# 和 OOP 知识非常有限（尽管我可以在必要时假装通过它）。我有五个通过 USB 与 PC 连接的设备。 PC 进行一些计算并将结果发送到设备。对每个设备执行相同的计算，但计算方式不同。对于每台设备，我都有一个 C# Windows 窗体应用程序，该应用程序执行一些工作并将数据来回发送到设备。目前，我正在尝试将五个不同的应用程序合并为一个，以便我们可以轻松地进行更改、轻松地添加新设备并拥有标准的用户界面。我的问题是我不完全知道最好的方法，因为直到运行时我才知道将使用哪个设备。我试图避免一堆 if 语句，我希望能够将每个设备放在一个单独的文件中。这是我正在谈论的一些伪代码。

class Device //This is what EVERY device can do
{
...
DoWork1();
DoWork2();
DoWork3();
...
}

class Device1
{
...
DoWork1(); //This is how the work is done for this device
DoWork2();
DoWork3();
...
}

class Device2
{
...
DoWork1();  //This is how the work is done for this device (not the same way as   Device1)
DoWork2();
DoWork3();
}


public partial class frmMain : Form
{
private (some kind of object or something) CurrentDevice;
public frmMain()
{
...
//Determine what device (could be one of five) is currently being used
CurrentDevice = (which device is currently being used)
//Could be CurrentDevice = new Device1();
}
}

private void Button1_Click()
{
CurrentDevice.DoWork1(); //But this could be Device1.DoWork1() or Device2.DoWork1(), depending on what device is currently being used (which was determined in the frmMain constructor)
}

我不太确定，但我想我可以使用接口或者继承 Device1 类的 Device 类并覆盖这些方法...但我不知道如何使用一种通用方式说 CurrentDevice.DoWork1() 因为 CurrentDevice 可能是 Device1 或 Device2。

任何想法将不胜感激。我在 Windows XP SP3 和 Windows 7 上使用带有 .NET 3.5 的 Visual Studio 2008。

我希望我对问题的描述足够好。如果没有，或者我没有提到我应该提到的东西，请告诉我。我是 stackoverflow 和 C# 的新手。

谢谢，

迈克尔

【问题讨论】：

感谢大家的帮助和建议。我决定使用 Sisyphus 提供的解决方案，因为它非常适合我当前的应用程序。不过，每个人都对此提出了很好的意见，我感谢大家。 :)

标签： c# oop

【解决方案1】：

在您的情况下，您基本上是在定义一个继承层次结构，该层次结构可以由一个抽象基类和两个派生类型组成，也可以由一个具有两个实现者的接口组成。例如

public abstract class BaseDevice
{
    public abstract void DoWork1();
}

public class Device1 : BaseDevice
{
    public override void DoWork1()
    {
        // provide implementation here
    }
}

// also create Device2 : BaseDevice and implement

或者你可以使用接口定义

public interface IDevice
{
    void DoWork1();
}

public class Device1 : IDevice
{
    public void DoWork1() 
    {
        // provide implementation 
    }
}

您选择哪种方法取决于您自己。例如，如果您想用在整个层次结构中通用的实现来定义一些行为或属性，您可能会更喜欢抽象基类。使用抽象类，您可以提供实现。接口是一个空契约，你不能提供任何常见的行为，只能定义可能存在的行为或属性。

无论采用哪种方式，您都将通过抽象或接口基础引用更多派生类型的实例。通过这种方式，您不必关心实现类型是什么，只关心它可以做什么（它是方法或属性）。

例子：

 BaseDevice device1 = new Device1(); 
 BaseDevice device2 = new Device2();
 // maybe you have a list?
 List<BaseDevice> devices = new List<BaseDevice> { device1, device2 };

 foreach (BaseDevice device in devices)
 {
      device.DoWork1(); // notice you don't care about the actual type, just the behavior
 }

【讨论】：

【解决方案2】：

起初我有点困惑，因为在这种情况下，电脑进行计算，设备只接收结果。因此，据我了解，您需要在 PC 上对某些东西进行不同的实现，而不是设备本身。

这里真正的诀窍不是使用接口或继承——你已经明白了。诀窍是获得正确的实现类型，并为该部分使用工厂。

但您也必须决定继承与接口。

仅当“某物”确实属于一个共同但又有意义的家庭时，才使用继承。继承应该有一个非常强烈的“是”元素。

OTOH 可能存在许多可以进行计算但您可能不想组成家庭的对象。这就是 composition 有用的地方。要通过继承获得它，您需要让它们共享一个公共基类。在这里您可以使用组合来允许每个对象使用一个通用接口来允许 pc 执行计算。

我建议采用这种方法。

您应该引用一个通用的通用接口、IDoCalculation 或类似的接口，它定义了一个方法签名，任何设备都将以相同的方式调用该方法签名。

接下来，您必须为该接口获取设备特定的实现，这是每个设备可以有不同实现的地方。为每个设备类型/实现创建一个类。

现在的诀窍是获得您需要的课程，而不必知道它是什么。为了再次隐藏细节并使方法调用通用，您可以创建参数化工厂。该工厂接受一个参数，该参数描述了 pc 需要计算的设备。然后，它解释该参数并在此基础上创建一个实现 IDoCalculation 的特定类。这被返回，你就完成了。

我留给你弄清楚这些对象需要如何组织成不同的程序集......

//Common interface
public interface IDoCalculation
{
    //Use whatever method signatures you need
    int DoCalculation();
}

public class DeviceImplementation1 : IDoCalculation
{


    #region IDoCalculation Members

    public int DoCalculation()
    {
        //Device 1 Specific code goes here
    }

    #endregion
}

public class DeviceImplementation2 : IDoCalculation
{


    #region IDoCalculation Members

    public int DoCalculation()
    {
        //Device 2 Specific code goes here
    }

    #endregion
}

// A simple factory that does not require a lot of OOP understanding.
public class DeviceCalculationFactory
{
    //Return a correct implementor based on the device type passed in
    public IDoCalculation GetCalculationImplementationInstance(string devicetype)
    {
        switch (devicetype)
        {
            case "Device1":
                return new DeviceImplementation1();

            case "Device2":
                return new DeviceImplementation2();
            default:
                //TODO ???
                return null;

        }

    }

}

// A simple client that calls the methods and then send the results
public class DeviceManager
{
    //To do the calculation, get an implementor for the correct device type from the factory - Presumably the PC knows the device of interest, example "Device1"
    public void DoTheCalculationThing(string deviceType)
    {


        DeviceCalculationFactory factory = new DeviceCalculationFactory();
        IDoCalculation calculation = factory.GetCalculationImplementationInstance(deviceType);
        int result = calculation.DoCalculation();
        // now send the result to the device

    }

}

【讨论】：

【解决方案3】：

您可能有兴趣查看一些设计模式。 http://www.oodesign.com/

特别是抽象工厂和模板方法。我认为其中之一可能是您正在寻找的。 http://www.oodesign.com/abstract-factory-pattern.html
http://www.oodesign.com/template-method-pattern.html

据我了解，您希望能够拥有一个基类，然后继承基类函数并在子类中定义它们。其中一种模式可能适用于您的场景。

【讨论】：

+1 用于建议模板方法。这就是要走的路。 @Anthony，您可以在抽象基类中使用默认实现，而衍生类只能覆盖特定方法。

【解决方案4】：

Anthony Pegram 的回答非常好，但您可能想更进一步。可以想象，尽管您的所有设备似乎都在执行相同的任务，但您可能会发现有些设备实际上并没有执行所有任务，而其他设备执行的更多。

在这种情况下，您可能想更改接口以添加另一个 DoWork5 或 DoWork6 方法，并简单地在不具有特定行为的类型上引发 NotImplemented 异常。

这很麻烦，原因有很多。我建议（如果你发现自己处于这个位置）看看明确你的角色。您可以通过创建代表特定角色（或一组行为 --- 与接口隔离原则相关联）的接口来做到这一点。

因此，您可以使用 Play、Pause、Rewind 和另一个带有 Record 方法的 IMediaRecorder。通过这种方式，您可以在具体类上实现相关角色。

HTH

【讨论】：