Абстрактные базовые классы

На стадии проектирования наследственных связей в программе часто выясняется, что многие классы обладают целым рядом сходных черт. Например, внештатные сотрудники не относятся к постоянным работникам, но и те и другие обладают рядом общих атрибутов — именем, адресом, кодом налогоплательщика и т. д. Было бы логично выделить все общие атрибуты в базовый класс Payabl eEnt i ty. Этот прием, называемый факторингом, часто используется при проектировании классов и позволяет довести абстракцию до ее логического завершения.

В классах, полученных в результате факторинга, некоторые методы и свойства невозможно реализовать, поскольку они являются общими для всех классов в иерархии наследования. Например, класс Payabl eEnt i ty, от которого создаются производные классы штатных и внештатных работников, может содержать свойство с именем TaxID. Обычно в процедуре этого свойства следовало бы организовать проверку кода налогоплательщика, но для некоторых категорий внештатных работников эти коды имеют особый формат. Следовательно, проверка этого свойства должна быть реализована не в базовом классе Payabl eEntity, а в производных классах, поскольку лишь они знают, как должен выглядеть правильный код.

В таких ситуациях обычно определяется абстрактный базовый класс. Абстрактным называется класс, содержащий хотя бы одну функцию с ключевым словом MustOverride; при этом сам класс помечается ключевым словом Mustlnherit. Ниже показано, как может выглядеть абстрактный класс Payabl eEntity:

Public Mustlnherit Class PayableEntity

Private m_Name As String

Public Sub New(ByVal itsName As String)

m_Name = itsName

End Sub

Readonly Property TheName()As String

Get

Return m_Name

End Get

End Property

Public MustOverride Property TaxID()As String

End Class

Обратите внимание: свойство TaxID, помеченное ключевым словом MustOverride, только объявляется без фактической реализации. Члены классов, помеченные ключевым словом MustOverride, состоят из одних заголовков и не содержат команд End Property, End Sub и End Function. Доступное только для чтения свойство TheName при этом реализовано; из этого следует, что абстрактные классы могут содержать как абстрактные, так и реализованные члены. Ниже приведен пример класса Егор! оуее, производного от абстрактного класса PayableEntity (ключевые строки выделены жирным шрифтом):

Public Class Employee

Inherits PayableEntity

Private m_Salary As Decimal

Private m_TaxID As String

Private Const LIMIT As Decimal = 0.1D

Public Sub NewCByVal theName As String, ByVal curSalary As Decimal.

ByVal TaxID As String) MyBase.New(theName)

m_Salary = curSalary

m_TaxID = TaxID End Sub

Public Overrides Property TaxID() As String Get

Return m_TaxID

End Get

Set(ByVal Value As String)

If Value.Length <> 11 then

' См. главу 7 Else

m_TaxID = Value

End If

End Set

End Property

Readonly Property Salary() As Decimal Get

Return MyClass.m_Salary

End Get

End Property

Public Overridable Overloads Sub RaiseSalary(ByVal Percent As Decimal)

If Percent > LIMIT Then

' Операция запрещена - необходим пароль

Console.WriteLineC'NEED PASSWORD TO RAISE SALARY MORE " & _

"THAN LIMIT!!!!") Else

m_Salary =(1D + Percent) * m_Salary

End If

End Sub

Public Overridable Overloads Sub RaiseSalary(ByVal Percent As

Decimal. ByVal Password As String) If Password ="special" Then

m_Salary MID + Percent) * m_Salary

End If

End Sub

End Class

Первая ключевая строка расположена внутри конструктора, который теперь должен вызывать конструктор абстрактного базового класса для того, чтобы правильно задать имя. Во втором выделенном фрагменте определяется элементарная реализация для свойства Taxld, объявленного с ключевым словом MustOverride (в приведенном примере новое значение свойства не проверяется, как следовало бы сделать в практическом примере).

Ниже приведена процедура Sub Mai n, предназначенная для тестирования этой программы:

Sub Main()

Dim tom As New Employee("Tom". 50000. "111-11-1234")

Dim sally As New Programmed "Sally", 150000. "111-11-2234".)

Console.Wri teLi ne(sa1ly.TheName)

Dim ourEmployees(l) As Employee

ourEmployees(0) = tom

ourEmployees(l) = sally

Dim anEmployee As Employee

For Each anEmployee In ourEmployees anEmployee.RaiseSalary(0.lD)

Console.WriteLine(anEmployee.TheName & "has tax id " & _

anEmployee.TaxID & ".salary now is " & anEmployee.Salary())

Next

Consol e.ReadLine() End Sub

В программе невозможно создать экземпляр класса, объявленного с ключевым словом Mustlnherit. Например, при попытке выполнения следующей команды:

Dim NoGood As New PayableEntity("can't do")

компилятор выводит сообщение об ошибке:

Class 'PayableEntity' is not creatable because it contains at least one member marked as 'MustOverride' that hasn't been overridden.

Тем не менее объект производного класса можно присвоить переменной или контейнеру абстрактного базового класса, что дает возможность использовать в программе полиморфные вызовы:

Dim torn As New Employee("Tom". 50000, "123-45-6789")

Dim whoToPay(13) As PayableEntity whoToPay(0) = tom

Теоретически класс Mustlnherit может не содержать ни одного члена с ключевым сло-вом MustOverride (хотя это будет выглядеть несколько странно).

 

Пример: класс CollectionBase

При использовании классов коллекций .NET Framework (таких, как ArrayList и HashTable) возникает неожиданная проблема: эти классы предназначены для хранения обобщенного типа Object, поэтому прочитанные из них объекты всегда приходится преобразовывать к исходному типу функцией СТуре. Также возникает опасность того, что кто-нибудь сохранит в контейнере объект другого типа и попытка вызова СТуре завершится неудачей. Проблема решается использованием коллекций с сильной типизацией — контейнеров, позволяющих хранить объекты конкретного типа и типов, производных от него.

Хорошим примером абстрактного базового класса .NET Framework является класс CollectionBase. Классы, производные от Coll ectionBase, используются для построения коллекций с сильной типизацией (прежде чем создавать собственные классы коллекций, производные от Coll ectionBase, убедитесь в том, что нужные классы отсутствуют в пространстве имен System.Collections.Specialized). Коллекции, безопасные по отношению к типам, строятся на основе абстрактного базового класса System. Collections. CollectionBase; от вас лишь требуется реализовать методы Add и Remove, а также свойство Item. Хранение данных во внутреннем списке реализовано на уровне класса System. Collections. CollectionBase, который и выполняет все остальные операции.

Рассмотрим пример создания специализированных коллекций (предполагается, что проект содержит класс Employee или ссылку на него):

1 Public Class Employees

2 Inherits System.Col lections.CollectionBase

3 ' Метод Add включает в коллекцию только объекты класса Employee.

4 ' Вызов перепоручается методу Add внутреннего объекта List.

5 Public Sub AddtByVal aEmployee As Employee)

6 List.Add(aEmployee)

7 End Sub

8 Public Sub Remove(ByVal index As Integer)

9 If index > Count-1 Or index < 0 Then

10 ' Индекс за границами интервала, инициировать исключение (глава 7)

11 MsgBox("Can't add this item")' MsgBox условно заменяет исключение

12 Else

13 List.RemoveAt(index)

14 End If

15 End Sub

16

17 Default Public Readonly Property Item(ByVal index As Integer)As Employee

18 Get

19 Return CType(List.Item(index). Employee)

20 End Get

21 End Property

22 End Class

В строках 5-7 абстрактный метод Add базового класса реализуется передачей вызова внутреннему объекту List; метод принимает для включения в коллекцию только объекты Empl oyee. В строках 8-10 реализован метод Remove. На этот раз мы также используем свойство Count внутреннего объекта List, чтобы убедиться в том, что удаляемый объект не находится перед началом или после конца списка. Наконец, свойство Item реализуется в строках 17-21. Оно объявляется свойством по умолчанию, поскольку пользователи обычно ожидают от коллекций именно такого поведения. Свойство объявляется доступным только для чтения, чтобы добавление новых элементов в коллекцию могло осуществляться только методом Add. Конечно, свойство можно было объявить и доступным для чтения/записи, но тогда потребовался бы дополнительный код для проверки индекса добавляемого элемента. Следующий фрагмент проверяет работу специализированной коллекции; недопустимая операция включения нового элемента (в строке, выделенной жирным шрифтом) закомментирована:

Sub Main()

Dim torn As New Employee("Tom", 50000)

Dim sally As New Employee("Sally", 60000)

Dim myEmployees As New Employees()

myEmployees.Add(tom)

myEmployees.Add(sally)

' myEmployees.Add("Tom")

Dim aEmployee As Employee

For Each aEmployee In myEmployees

Console.WriteLine(aEmployee.TheName)

Next

Console. ReadLine()

End Sub

Попробуйте убрать комментарий из строки myEmpl oyees. Add("Tom"). Программа перестанет компилироваться, и вы получите следующее сообщение об ошибке:

C:\book to comp \chapter 5\EmployeesClass\EmployeesClass\Modulel.vb(9):

A value of type 'String'cannot be converted to 'EmployeesClass.Employee'.

Перед вами замечательный пример того, какими преимуществами VB .NET обладает перед включением в прежних версиях VB. Конечно, мы продолжаем перепоручать вызовы внутреннему объекту, чтобы избавиться от дополнительной работы, но возможность перебора элементов в цикле For-Each появляется автоматически, поскольку наш класс является производным от класса с поддержкой For-Each!

 

Корневой базовый класс Object

Вся работа .NET Framework (а следовательно, и VB .NET) основана на том, что каждый тип является производным от корневого класса Object, общего предка всех классов (в ООП такие классы иногда называются космическими (space) базовыми классами). К классу Object восходят все типы, как ссылочные (экземпляры классов), так и структурные (числовые типы и даты, перечисляемые типы и структуры). В частности, из этого следует, что любой функции, получающей параметр типа Object, можно передать параметр произвольного типа (поскольку главное правило наследования, упоминавшееся в начале главы, требует, чтобы переменная производного типа могла использоваться в любом контексте вместо переменной базового типа).
Программисты с опытом работы в ранних версиях VB иногда представляют тип Object как аналог печально известного типа Variant. He поддавайтесь этому искушению! Тип Variant был всего лишь одним из типов данных, который позволял хранить другие типы данных; тип Object является корневым базовым классом, на котором завершается вся иерархия наследования в .NET.

Класс Object содержит ряд встроенных логических функций, предназначенных для проверки типа объектной переменной:

Потомки класса Object делятся на две категории: структурные типы, производные от System. Val ueType (базовый класс всех структурных типов), и ссылочные типы, производные непосредственно от Object. Чтобы узнать, принадлежит ли некоторый тип к категории структурных типов, воспользуйтесь проверкой следующего вида:

Sub Maine)

Dim a As Integer = 3

Console.Writel_ine("a is a value type is " & IsValueType(a))

Console. ReadLine()

End Sub

Function IsValueType(ByVal thing As Object) As Boolean

Return (TypeOf (thing) Is System.ValueType)

End Function


Вероятно, перед нами одна из ошибок разработчиков VB .NET — функция TypeOf не может вызываться для структурных переменных без определения вспомогательной функции, получающей объект указанного типа. Конечно, следовало бы позволить программисту передавать структурный тип при вызове TypeOf.

 

Основные методы класса Object

Поскольку класс Object является общим предком всех типов VB .NET, весьма вероятно, что вам придется часто использовать (или переопределять) методы этого класса. Основные методы Object описаны в нескольких ближайших разделах.

Довольно часто возникает желание переопределить защищенный метод Finalize класса Object. Теоретически код переопределенного метода Finalize выполняется при освобождении памяти, занимаемой объектом, в процессе сборки мусора. На практике использовать этот метод нежелательно. Поскольку вы не знаете, когда и в какой последовательности будут вызваны методы Finalize, использовать их для деинициализа-ции классов в лучшем случае ненадежно. Вместо этого следует реализовать метод Dispose, описанный в разделе «IDisposable» этой главы. А если вы все же переопределяете метод Finalize, учтите, что в нем необходимо вызвать MyBase.Finalize и продублировать весь код из метода Dispose.

 

Equals и ReferenceEquals

В классе Object поддерживаются две версии Equals — общая и обычная. Общая версия имеет следующий синтаксис:

Overloads Public Shared Function Equals(0bject. Object) As Boolean

Пример использования:

Equals(a. b)

Синтаксис обычной версии:

Overloads Over-ridable Public Function Equals(Object) As Boolean

Пример использования:

a.Equals(b)

Обе версии метода Equal s проверяют, обладают ли два объекта одинаковыми данными, но вы должны быть готовы переопределить Equals, если этого требует специфика вашего класса. Не забывайте, что общие члены класса не переопределяются, поэтому переопределение допускается лишь для обычной (не общей) версии Equal s.

Например, если в вашей программе предусмотрены два способа представления некоторого структурного типа, позаботьтесь о том, чтобы это обстоятельство учитывалось методом Equals (именно так разработчики VB .NET поступили с классом String, хотя, строго говоря, этот класс не относится к структурным типам).

В классе Object также предусмотрен общий (и потому не переопределяемый) метод ReferenceEquals. Метод ReferenceEquals проверяет, представляют ли две переменные один экземпляр. Например, как показывает следующий фрагмент, для двух строк а и b выражение a.Equals(b) может быть истинным, а выражение Reference-Equals (a. b) — ложным:

Sub Main()

Dim a As String = "hello"

Dim b As String = "Hello"

Mid(b.l.D= "h"

Console.Writeline("Is a.Equals(b)true?" & a.Equals(b))

Console.WriteLine("Is ReferenceEquals(a.b)true?" & _

ReferenceEquals(a.b))

Console. ReadLine()

End Sub

Результат показан на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Различия между методами Equals и ReferenceEquals

 

нони сок