抽象類是 C# 面向對象編程中的一個重要概念，它介于普通類和接口之間，提供了一種定義部分實現并要求派生類完成其余部分的機制。

一、C# 中的抽象類

抽象類是 C# 面向對象編程中的一個重要概念，它介于普通類和接口之間，提供了一種定義部分實現并要求派生類完成其余部分的機制。

1. 抽象類的基本概念

抽象類是不能被實例化的類，主要用于作為其他類的基類。它通過 abstract 關鍵字聲明：

public abstract class Animal
{// 類成員
}

2. 抽象類的特點

• ?不能被實例化?：不能創建抽象類的對象
• ?可以包含抽象成員?：這些成員必須在派生類中實現
• ?可以包含具體實現?：與接口不同，抽象類可以包含已實現的方法
• ?可以包含字段、屬性、方法、事件等?：功能比接口更全面
• ?支持訪問修飾符?：可以控制成員的訪問級別

3. 抽象成員

抽象類可以包含抽象成員（方法、屬性、索引器或事件）：

public abstract class Animal
{// 抽象方法（無實現）public abstract void MakeSound();// 抽象屬性public abstract string Name { get; set; }
}

派生類必須實現所有抽象成員：

public class Dog : Animal
{public override void MakeSound(){Console.WriteLine("Woof!");}private string _name;public override string Name {get { return _name; }set { _name = value; }}
}

4. 抽象類與具體類的比較

5. 抽象類與接口的比較

6. 何時使用抽象類

• 當多個相關類共享通用功能，但各自又有獨特行為時
• 需要提供一些基礎實現，同時要求派生類實現特定功能時
• 需要包含非公共成員（protected/internal）時
• 需要定義構造函數、析構函數或靜態成員時

7. 抽象類的實際示例

public abstract class Shape
{// 抽象方法 - 必須被派生類實現public abstract double Area();// 具體方法 - 已實現public void Display(){Console.WriteLine($"Area: {Area()}");}// 抽象屬性public abstract string Color { get; set; }
}public class Circle : Shape
{public double Radius { get; set; }public override string Color { get; set; }public override double Area(){return Math.PI * Radius * Radius;}
}public class Rectangle : Shape
{public double Width { get; set; }public double Height { get; set; }public override string Color { get; set; }public override double Area(){return Width * Height;}
}

8. 抽象類的進階用法

8.1 抽象類中的構造函數

public abstract class Vehicle
{protected string _model;protected Vehicle(string model){_model = model;}public abstract void Drive();
}public class Car : Vehicle
{public Car(string model) : base(model) { }public override void Drive(){Console.WriteLine($"Driving {_model}");}
}

8.2 部分實現的模板方法模式

public abstract class DataProcessor
{// 模板方法public void Process(){ReadData();ProcessData();SaveResult();}protected abstract void ReadData();protected abstract void ProcessData();protected virtual void SaveResult(){Console.WriteLine("Default save implementation");}
}

9. 總結

抽象類是 C# 中實現多態和代碼重用的強大工具，它：

• 強制派生類實現特定行為
• 提供共享的基類實現
• 比接口更靈活，可以包含狀態和行為
• 適合構建具有層次結構的類家族

正確使用抽象類可以使代碼更加清晰、可維護，并減少重復代碼。

二、C# 中的接口

接口是 C# 中實現多態和抽象的核心機制之一，它定義了一組相關功能的契約，而不提供具體實現。

1. 接口的基本概念

接口使用 interface 關鍵字聲明：

public interface IAnimal
{void MakeSound();string Name { get; set; }
}

2. 接口的特點

• ?純契約?：只包含成員聲明，不包含實現
• ?多繼承?：一個類可以實現多個接口
• ?隱式公開?：所有成員默認是 public 的
• ?不能包含字段?：只能包含方法、屬性、事件和索引器
• ?不能有構造函數?：因為不能被實例化
• ?不能包含靜態成員?（C# 8.0 前）

3. 接口成員的實現

類通過 : 符號實現接口，并提供具體實現：

public class Dog : IAnimal
{private string _name;public void MakeSound(){Console.WriteLine("Woof!");}public string Name {get { return _name; }set { _name = value; }}
}

4. 顯式接口實現

當多個接口有同名成員時，可使用顯式實現：

public class Animal : IAnimal, IDisposable
{void IAnimal.MakeSound(){Console.WriteLine("Animal sound");}void IDisposable.Dispose(){Console.WriteLine("Disposing");}
}

5. 接口與抽象類的比較

6. 接口的默認實現（C# 8.0+）

C# 8.0 引入了接口默認實現：

public interface ILogger
{void Log(string message);// 默認實現void LogError(string error){Log($"Error: {error}");}
}

7. 接口的實際應用示例

7.1 依賴注入

public interface IRepository
{void Save(Customer customer);Customer GetById(int id);
}public class SqlRepository : IRepository
{public void Save(Customer customer) { /* SQL實現 */ }public Customer GetById(int id) { /* SQL實現 */ }
}public class CustomerService
{private readonly IRepository _repository;public CustomerService(IRepository repository){_repository = repository;}public void AddCustomer(Customer customer){_repository.Save(customer);}
}

7.2 策略模式

public interface ISortStrategy
{void Sort(List<int> list);
}public class QuickSort : ISortStrategy
{public void Sort(List<int> list) { /* 快速排序實現 */ }
}public class BubbleSort : ISortStrategy
{public void Sort(List<int> list) { /* 冒泡排序實現 */ }
}public class Sorter
{private ISortStrategy _strategy;public Sorter(ISortStrategy strategy){_strategy = strategy;}public void Sort(List<int> list){_strategy.Sort(list);}
}

8. 接口的高級特性

8.1 接口繼承

接口可以繼承其他接口：

public interface IReadableRepository
{object GetById(int id);
}public interface IWritableRepository : IReadableRepository
{void Save(object entity);
}

8.2 泛型接口

public interface IRepository<T>
{void Add(T entity);T GetById(int id);IEnumerable<T> GetAll();
}

8.3 協變和逆變接口（C# 4.0+）

// 協變(out)
public interface IEnumerable<out T> { /*...*/ }// 逆變(in)
public interface IComparer<in T> { /*...*/ }

9. 接口的使用場景

1. ?定義跨類別的行為?：如 IDisposable
2. ?實現多繼承?：一個類可以實現多個接口
3. ?依賴注入?：通過接口解耦依賴
4. ?單元測試?：通過接口創建Mock對象
5. ?插件架構?：定義擴展點
6. ?策略模式?：定義算法族

10. 接口設計的最佳實踐

1. ?單一職責?：每個接口應專注于一個特定功能
2. ?命名規范?：以"I"開頭，如 IEnumerable
3. ?避免過大接口?：防止實現類負擔過重
4. ?優先組合而非繼承?：通過多個小接口組合功能
5. ?考慮向后兼容?：添加新成員可能破壞現有實現

11. 總結

C# 中的接口是：

• 定義行為契約的強大工具
• 實現松耦合設計的關鍵
• 支持多繼承的機制
• 現代C#中功能不斷增強（默認實現等）

正確使用接口可以使代碼更加靈活、可測試和可維護，是面向對象設計和架構設計中的重要組成部分。