Другие элементы меню 17 страница

Приведу пример работы с объектами класса и интерфейсными объектами:

public void TestCliTwoInterfaces()

{

Console.WriteLine("Объект ClainTwo вызывает методы двух интерфейсов!");

Cli.ClainTwo claintwo = new Cli.ClainTwo();

claintwo.Prop1("Склейка свойства двух интерфейсов");

claintwo.Prop2("перегрузка::: ",99);

claintwo.Prop2(9999);

claintwo.Prop3FromInterface1();

claintwo.Prop3FromInterface2();

Console.WriteLine("Интерфейсный объект вызывает методы 1-го интерфейса!");

Cli.IProps ip1 = (Cli.IProps)claintwo;

ip1.Prop1("интерфейс IProps: свойство 1");

ip1.Prop2("интерфейс 1 ", 88);

ip1.Prop3();

Console.WriteLine("Интерфейсный объект вызывает методы 2-го интерфейса!");

Cli.IPropsOne ip2 = (Cli.IPropsOne)claintwo;

ip2.Prop1("интерфейс IPropsOne: свойство1");

ip2.Prop2(7777);

ip2.Prop3();

}

Результаты работы тестирующей процедуры показаны на рис. 19.2

Рис. 19.2 Решение проблемы коллизии имен

Наследование от общего предка

Проблема наследования от общего предка характерна в первую очередь для множественного наследования классов. Если класс C является наследником классов A и B, а те, в свою очередь, являются наследниками класса Parent, то класс наследует свойства и методы своего предка Parent дважды, один раз получая их от класса A, другой от B. Это явление называется еще дублирующим наследованием. Для классов ситуация осложняется тем, что классы A и B могли по-разному переопределить методы родителя и для потомков предстоит сложный выбор реализации.

Для интерфейсов сама ситуация дублирующего наследования маловероятна, но возможна, поскольку интерфейс, как и любой класс может быть наследником другого интерфейса. Поскольку у интерфейсов наследуются только сигнатуры, а не реализации, как в случае классов, то проблема дублирующего наследования сводится к проблеме коллизии имен. По-видимому, естественным решением этой проблемы в данной ситуации является склеивание, когда методам, пришедшим разными путями от одного родителя, будет соответствовать единая реализация.

Начнем наш пример с наследования интерфейсов:

public interface IParent

{

void ParentMethod();

}

public interface ISon1:IParent

{

void Son1Method();

}

public interface ISon2:IParent

{

void Son2Method();

}

Два сыновних интерфейса наследуют метод своего родителя. А теперь рассмотрим класс, наследующий оба интерфейса:

public class Pars:ISon1, ISon2

{

public void ParentMethod()

{

Console.WriteLine("Это метод родителя!");

}

public void Son1Method()

{

Console.WriteLine("Это метод старшего сына!");

}

public void Son2Method()

{

Console.WriteLine("Это метод младшего сына!");

}

}// class Pars

Класс обязан реализовать метод ParentMethod, приходящий от обоих интерфейсов. Понимая, что речь идет о дублировании метода общего родителя – интерфейса IParent, лучшей стратегией реализации является склеивание методов в одной реализации, что и было сделано. Приведу тестирующую процедуру, в которой создается объект класса и три объекта интерфейсных классов, каждый из которых может вызывать только методы своего интерфейса.

public void TestIParsons()

{

Console.WriteLine("Объект класса вызывает методы трех интерфейсов!");

Cli.Pars ct = new Cli.Pars();

ct.ParentMethod();

ct.Son1Method();

ct.Son2Method();

Console.WriteLine("Интерфейсный объект 1 вызывает свои методы!");

Cli.IParent ip = (IParent)ct;

ip.ParentMethod();

Console.WriteLine("Интерфейсный объект 2 вызывает свои методы!");

Cli.ISon1 ip1 = (ISon1)ct;

ip1.ParentMethod();

ip1.Son1Method();

Console.WriteLine("Интерфейсный объект 3 вызывает свои методы!");

Cli.ISon2 ip2 = (ISon2)ct;

ip2.ParentMethod();

ip2.Son2Method();

}

Результаты работы тестирующей процедуры показаны на рис. 19.3

Рис. 19.3 Дублирующее наследование интерфейсов

Встроенные интерфейсы

Рассмотрим несколько встроенных интерфейсов, являющихся частью библиотеки FCL. Эти интерфейсы используются многими классами библиотеками, также как и классами, создаваемыми пользователем.

Упорядоченность объектов и интерфейс IComparable

Часто, когда создается класс, желательно задать отношение порядка на его объектах. Такой класс следует объявить наследником интерфейса IComparable. Этот интерфейс имеет всего один метод CompareTo(object obj), возвращающий целочисленное значение, положительное, отрицательное или равное нулю, в зависимости от выполнения отношения «больше», «меньше» или «равно».

Как правило, в классе вначале определяют метод CompareTo, а после этого вводят перегруженные операции, чтобы выполнять сравнение объектов привычным образом с использованием знаков операций отношения.

Давайте ведем отношение порядка на классе Person, рассмотренном в лекции 16, сделав этот класс наследником интерфейса IComparable. Реализуем в этом классе метод интерфейса CompareTo:

public class Person:IComparable

{

public int CompareTo(object pers)

{

const string s = "Сравниваемый объект не принадлежит классу Person";

Person p = pers as Person;

if (!p.Equals(null))

return (fam.CompareTo(p.fam));

throw new ArgumentException (s);

}

// другие компоненты класса

}

Поскольку аргумент метода должен иметь универсальный тип object, то перед выполнением сравнения его нужно привести к типу Person. Это приведение использует операцию as, позволяющую проверить корректность выполнения приведения.

При приведении типов часто используются операции is и as. Логическое выражение (obj is T) истинно, если объект obj имеет тип T. Оператор присваивания (obj = P as T;) присваивает объекту obj объект P, приведенный к типу T, если такое приведение возможно, иначе объекту присваивается значение null. Семантику as можно выразить следующим условным выражением: (P is T)? (T)P: (T)null

Заметьте также, что при проверке на значение null используется отношение Equals, а не обычное равенство, которое будет переопределено.

Отношение порядка на объектах класса Person задается как отношение порядка на фамилиях персон. Так как строки наследуют интерфейс IComparable, то для фамилий персон вызывается метод CompareTo, его результат и возвращается в качестве результата метода CompareTo для персон. Если аргумент метода не будет соответствовать нужному типу, то выбрасывается исключение со специальным уведомлением.

Конечно, сравнение персон может выполняться по разным критериям: по возрасту, росту, зарплате. Общий подход к сравнению персон будет рассмотрен в следующей лекции 20.

Введем теперь в нашем классе Person перегрузку операций отношения:

public static bool operator <(Person p1, Person p2)

{

return (p1.CompareTo(p2) < 0);

}

public static bool operator >(Person p1, Person p2)

{

return (p1.CompareTo(p2) > 0);

}

public static bool operator <=(Person p1, Person p2)

{

return (p1.CompareTo(p2) <= 0);

}

public static bool operator >=(Person p1, Person p2)

{

return (p1.CompareTo(p2) >=0);

}

public static bool operator ==(Person p1, Person p2)

{

return (p1.CompareTo(p2) == 0);

}

public static bool operator!=(Person p1, Person p2)

{

return (p1.CompareTo(p2)!= 0);

}

Как обычно, приведу тестовый пример, проверяющий работу с введенными методами:

public void TestCompare()

{

Person poet1 = new Person("Пушкин");

Person poet2 = new Person("Лермонтов");

Person poet3 = new Person("Пастернак");

Person poet4 = new Person("Мандельштам");

Person poet5 = new Person("Ахматова");

Person poet6 = new Person("Цветаева");

Console.WriteLine("{0} > {1} = {2}", poet1.Fam,

poet2.Fam, (poet1 > poet2));

Console.WriteLine("{0} >= {1} = {2}", poet3.Fam,

poet4.Fam, (poet3 >= poet4));

Console.WriteLine("{0}!= {1} = {2}", poet5.Fam,

poet6.Fam, (poet5!= poet6));

}

Вот результаты работы этого теста:

Рис. 19.4 Сравнение персон

Конечно, заданный нами порядок не имеет никакого отношения к поэтическому дару, а лишь говорит об относительном расположении фамилий поэтов в словарях.

Клонирование и интерфейс IClonable

Клонированием называется процесс создания копии объекта, а копия объекта называется его клоном. Различают два типа клонирования: поверхностное (shallow) и глубокое (deep). При поверхностном клонировании копируется сам объект. Все значимые поля клона получают значения, совпадающие со значениями полей объекта, все ссылочные поля клона являются ссылками на те же объекты, на которые ссылается и сам объект. При глубоком клонировании копируется вся совокупность объектов, связанных взаимными ссылками. Представьте себе мир объектов, описывающих людей. У этих объектов могут быть ссылки на детей и родителей, учителей и учеников, друзей и родственников. В текущий момент может существовать большое число таких объектов, связанных ссылками. Достаточно выбрать один из этих объектов в качестве корня и при его клонировании воссоздастся копия существующей структуры объектов.

Глубокое клонирование – требует рекурсивной процедуры обхода существующей структуры объектов, тщательно отработанной во избежание проблемы зацикливания. В общем случае, когда есть несколько классов, являющихся взаимными клиентами, то глубокое клонирование требует наличия в каждом классе рекурсивной процедуры. Эти процедуры взаимно вызывают друг друга. Я не буду в этой лекции приводить примеры глубокого клонирования, хотя среди проектов, поддерживающих книгу, есть и проект, реализующий глубокое клонирование, где объекты разных классов связаны взаимными ссылками.

Поверхностное клонирование можно выполнить достаточно просто. Наиболее простой путь – клонирование путем вызова метода MemberwiseClone, наследуемого от прародителя object. Единственное, что нужно помнить – это защищенный метод, он не может быть вызван у клиента класса. Поэтому клонирование нужно выполнять в исходном классе, используя прием обертывания метода.

Давайте обеспечим эту возможность для класса Person, создав в нем соответствующий метод:

public Person StandartClone()

{

Person p = (Person) this. MemberwiseClone();

return (p);

}

Теперь клиенты класса могут легко создавать поверхностные клоны. Вот пример:

public void TestStandartClone()

{

Person mother = new Person("Петрова Анна");

Person daughter = new Person("Петрова Ольга");

Person son = new Person("Петров Игорь");

mother[0] = daughter;

mother[1] = son;

Person mother_clone = mother.StandartClone();

Console.WriteLine("Дети матери: {0}",mother.Fam);

Console.WriteLine (mother[0].Fam);

Console.WriteLine (mother[1].Fam);

Console.WriteLine("Дети клона: {0}",mother_clone.Fam);

Console.WriteLine (mother_clone[0].Fam);

Console.WriteLine (mother_clone[1].Fam);

}

При создании клона будет создана копия только одного объекта mother. Обратите внимание, при работе с полем children, задающим детей, используется индексатор класса Person, выполняющий индексацию по этому полю. Вот как выглядят результаты работы теста:

Рис. 19.5 Поверхностное клонирование

Если стандартное поверхностное клонирование нас не устраивает, то класс можно объявить наследником интерфейса IClonable и реализовать метод Clone – единственный метод этого интерфейса. В нем можно реализовать полное глубокое клонирование или подходящую для данного случая модификацию.

Давайте расширим наш класс, придав ему родительский интерфейс IClonable. Реализация метода Clone будет отличаться от стандартной реализации тем, что к имени объекта – полю Fam – будет приписываться слово «clone». Вот как выглядит этот метод:

public object Clone()

{

Person p = new Person(this. fam + "_clone");

//копирование полей

p.age = this. age; p.children = this. children;

p.count_children = this. count_children;

p.health = this. health; p.salary = this. salary;

p.status = this. status;

return (p);

}

Эта реализация является слегка модифицированной версией стандартного поверхностного клонирования. Я добавил несколько строчек в тестирующую процедуру для проверки работы этой версии клона:

Person mother_clone2 = (Person)mother.Clone();

Console.WriteLine("Дети клона_2: {0}",mother_clone2.Fam);

Console.WriteLine (mother_clone2[0].Fam);

Console.WriteLine (mother_clone2[1].Fam);

Все работает должным образом.

Сериализация объектов

При работе с программной системой зачастую возникает необходимость в сериализации объектов. Под сериализацией понимают процесс сохранения объектов в долговременной памяти (файлах) в период выполнения системы. Под десериализацией понимают обратный процесс – восстановление состояния объектов, хранимого в долговременной памяти. Механизмы сериализации C# и Framework.Net поддерживают два формата сохранения данных – в бинарном файле и XML- файле. В первом случае данные при сериализации преобразуются в бинарный поток символов, который автоматически при десериализации преобразуется в нужное состояние объектов. Другой возможный преобразователь (SOAP formatter) запоминает состояние объекта в формате xml.

Сериализация позволяет запомнить рубежные состояния системы объектов с возможностью последующего возвращения к этим состояниям. Сериализация необходима, когда завершение сеанса работы не означает завершение вычислений. В этом случае очередной сеанс работы начинается с восстановления состояния, сохраненного в конце предыдущего сеанса работы. Альтернативой сериализации является работа с обычной файловой системой, с базами данных и другими хранилищами данных. Поскольку механизмы сериализации, предоставляемые языком C#, эффективно поддерживаются.Net Framework, то при необходимости сохранения данных значительно проще и эффективнее пользоваться сериализацией, чем самому организовывать их хранение и восстановление.

Еще одно важное применение сериализации – это обмен данными удаленных систем. При удаленном обмене данными предпочтительнее формат xml из-за открытого стандарта передачи данных в Интернете по soap-протоколу, из-за открытого стандарта на структуру xml-документов. Обмен данными становится достаточно простым даже для систем, построенным на разных платформах и в разных средах разработки.

Также как и клонирование сериализация может быть поверхностной, когда сериализуется на одном шаге единственный объект, и глубокой, когда, начиная с корневого объекта, сериализуется совокупность объектов, связанных взаимными ссылками (граф объектов). Глубокую сериализацию, часто необходимую, самому организовать непросто, так как она требует, как правило, рекурсивного обхода структуры объектов.

Если класс объявить с атрибутом [Serializable], то в него встраивается стандартный механизм сериализации, поддерживающий, что крайне приятно, глубокую сериализацию. Если по каким-либо причинам стандартная сериализация нас не устраивает, то класс следует объявить наследником интерфейса ISerialzable, реализация методов которого позволить управлять процессом сериализации. Мы рассмотрим обе эти возможности.

Класс с атрибутом сериализации

Класс, объекты которого предполагается сериализовать стандартным образом, должен при объявлении сопровождаться атрибутом [Serializable]. Стандартная сериализация предполагает два способа сохранения объекта: в виде бинарного потока символов и в виде xml-документа. В бинарном потоке сохраняются все поля объекта, как открытые, так и закрытые. Процессом этим можно управлять, помечая некоторые поля класса атрибутом [NonSerialized], эти поля сохраняться не будут:

[Serializable]

public class Test

{

public string name;

[NonSerialazed] int id;

int age;

//другие поля и методы класса

}

В класс Test встроен стандартный механизм сериализации его объектов. При сериализации поля name и age будут сохраняться, поле id – нет.

Для запуска механизма сериализации необходимо создать объект, называемый форматером и выполняющий сериализацию и десериализацию данных с подходящим их форматированием. Библиотека FCL предоставляет два класса форматеров. Бинарный форматер, направляющий данные в бинарный поток, принадлежит классу BinaryFormatter. Этот класс находится в пространстве имен библиотеки FCL:

System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary

Давайте разберемся, как устроен этот класс. Он является наследником двух интерфейсов: IFormatter и IRemotingFormatter. Интерфейс IFormatter имеет два открытых метода: Serialize и Deserialize, позволяющих сохранять и восстанавливать всю совокупность связанных объектов с заданным объектом в качестве корня. Интерфейс IRemotingFormatter имеет те же открытые методы: Serialize и Deserialize, позволяющих выполнять глубокую сериализацию, но в режиме удаленного вызова. Поскольку сигнатуры одноименных методов интерфейсов отличаются, то конфликта имен при наследовании не происходит – в классе BinaryFormatter методы Serialize и Deserialize перегружены. Для удаленного вызова задается дополнительный параметр, что и позволяет различать локально или удаленно выполняются процессы обмена данными.

В пространстве имен библиотеки FCL:

System.Runtime.Serialization.Formatters.Soap

находится класс SoapFormatter. Этот класс является наследником тех же интерфейсов IFormatter и IRemotingFormatter и реализует их методы Serialize и Deserialize, позволяющие выполнять глубокую сериализацию и десериализацию при сохранении данных в формате xml. Помимо методов класса SoapFormatter xml-сериализацию можно выполнять средствами другого класса ­ XmlSerializer.

Из новых средств, еще не рассматривавшихся в наших лекциях, для организации сериализации понадобятся файлы. Пространство имен IO библиотеки FCL предоставляет классы, поддерживающие ввод-вывод данных. В частности, в этом пространстве есть абстрактный класс Stream для работы с потоками данных, с одним из его потомков – классом FileStream – мы и будем работать в нашем примере.

В качестве примера промоделируем сказку Пушкина «О рыбаке и рыбке». Как вы помните, жадная старуха богатела, богатела, но после одного из очередных желаний оказалась у разбитого корыта, вернувшись в начальное состояние. Сериализация нам позволит запомнить начальное состояние, меняющееся по мере выполнения рыбкой первых пожеланий рыбака и его старухи. Десериализация вернет все в начальное состояние. Опишу класс, задающий героев пушкинской сказки:

[Serializable]

public class Personage

{

public Personage(string name, int age)

{

this. name = name; this. age = age;

}

//поля класса

static int wishes;

public string name, status, wealth;

int age;

public Personage couple;

//методы класса

}

Герои сказки – объекты этого класса обладают свойствами, задающими имя, возраст, статус, имущество и супруга. Имя и возраст задаются в конструкторе класса, а остальные свойства задаются в следующем методе:

public void marry (Personage couple)

{

this. couple = couple;

couple.couple = this;

this. status ="крестьянин";

this. wealth ="рыбацкая сеть";

this. couple.status = "крестьянка";

this. couple.wealth = "корыто";

SaveState();

}

Предусловие метода предполагает, что метод вызывается один раз главным героем (рыбаком). В методе устанавливаются взаимные ссылки между героями сказки, их начальное состояние. Завершается метод сохранением состояния объектов, выполняемого при вызове метода SaveState:

void SaveState()

{

BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();

FileStream fs = new FileStream("State.bin",FileMode.Create,

FileAccess.Write);

bf.Serialize(fs, this);

fs.Close();

}

Здесь и выполняется сериализация графа объектов. Как видите, все просто. Вначале создается форматер – объект bf класса BinaryFormatter. Затем определяется файл, в котором будет сохраняться состояние объектов, – объект fs класса FileStream. Заметьте, в конструкторе файла кроме имени файла указываются его характеристики: статус, режим доступа. На деталях введения файлов я останавливаться не буду. Теперь, когда основные объекты определены, остается вызвать метод Serialize объекта bf, которому в качестве аргументов передается объект fs и текущий объект, представляющий корневой объект графа объектов, подлежащих сериализации. Глубокая сериализация, реализуемая в данном случае, не потребовала от нас никаких усилий.

Нам понадобится еще метод, описывающий жизнь героев сказки:

public Personage AskGoldFish()

{

Personage fisher = this;

if (fisher.name == "рыбак")

{

wishes++;

switch (wishes)

{

case 1: ChangeStateOne(); break;

case 2: ChangeStateTwo(); break;

case 3: ChangeStateThree(); break;

default: BackState(ref fisher); break;

}

}

return (fisher);

}// AskGoldFish

Метод реализует анализ желаний героини сказки. Первые три желания исполняются и состояние героев меняется:

void ChangeStateOne()

{

this. status = "муж дворянки";

this. couple.status = "дворянка";

this. couple.wealth = "имение";

}

void ChangeStateTwo()

{

this. status = "муж боярыни";

this. couple.status = "боярыня";

this. couple.wealth = "много поместий";

}

void ChangeStateThree()

{

this. status = "муж государыни";

this. couple.status = "государыня";

this. couple.wealth = "страна";

}

Начиная с четвертого желания, все возвращается в начальное состояние – выполняется десериализация графа объектов:

void BackState(ref Personage fisher)

{

BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();

FileStream fs = new FileStream("State.bin",FileMode.Open,

FileAccess.Read);

fisher = (Personage)bf.Deserialize(fs);

fs.Close();

}

Обратите внимание, у метода есть аргумент, передаваемый по ссылке. Этот аргумент получает значение – ссылается на объект, создаваемый методом Deserialize. Без аргумента метода не обойтись, поскольку возвращаемый методом объект нельзя присвоить текущему объекту this. Важно также отметить, что метод Deserialize восстанавливает весь граф объектов, возвращая в качестве результата корень графа.

В классе определен еще один метод, сообщающий о текущем состоянии объектов:

public void About()

{

Console.WriteLine("имя = {0}, возраст = {1},"+

"статус = {2}, состояние ={3}",name,age,status, wealth);

Console.WriteLine("имя = {0}, возраст = {1}," +

"статус = {2}, состояние ={3}", this. couple.name,

this. couple.age, this. couple.status, this. couple.wealth);

}

Для завершения сказки нам нужно в клиентском классе, создать ее героев:

public void TestGoldFish()

{

Personage fisher = new Personage("рыбак", 70);

Personage wife = new Personage("старуха", 70);

fisher.marry(wife);

Console.WriteLine("До золотой рыбки"); fisher.About();

fisher = fisher.AskGoldFish();

Console.WriteLine("Первое желание"); fisher.About();

fisher = fisher.AskGoldFish();

Console.WriteLine("Второе желание"); fisher.About();

fisher = fisher.AskGoldFish();

Console.WriteLine("Третье желание"); fisher.About();

fisher = fisher.AskGoldFish();

Console.WriteLine("Еще хочу"); fisher.About();

fisher = fisher.AskGoldFish();

Console.WriteLine("Хочу, но уже поздно"); fisher.About();

}

На рис. 19.6 показаны результаты исполнения сказки.

Рис. 19.6 Сказка о рыбаке и рыбке

Что изменится, если перейти к сохранению данных в xml-формате – немногое. Нужно лишь заменить объявление форматера:

void SaveStateXML()

{

SoapFormatter sf = new SoapFormatter();

FileStream fs = new FileStream("State.xml",FileMode.Create,

FileAccess.Write);

sf.Serialize(fs, this);

fs.Close();

}

void BackStateXML(ref Personage fisher)

{

SoapFormatter sf = new SoapFormatter();

FileStream fs = new FileStream("State.xml",FileMode.Open,

FileAccess.Read);

fisher = (Personage)sf.Deserialize(fs);

fs.Close();

}

Клиент, работающий с объектами класса, этих изменений и не почувствует. Результаты вычислений останутся теми же, что и в предыдущем случае. Правда, файл, сохраняющий данные, теперь выглядит совсем по-другому. Это обычный xml-документ, который мог быть создан в любом из приложений. Вот как выглядит этот документ, открытый в браузере Internet Explorer.

Рис. 19.7 XML-документ, сохраняющий состояние объектов

Интерфейс ISerializable

При необходимости можно самому управлять процессом сериализации. В этом случае наш класс должен быть наследником интерфейса ISerializable. Класс, наследующий этот интерфейс, должен реализовать единственный метод этого интерфейса GetObjectData и добавить защищенный конструктор. Схема сериализации и десериализации остается и в этом случае той же самой. Можно использовать как бинарный форматер, так и soap-форматер. Но теперь метод Serialize использует не стандартную реализацию, а вызывает метод GetObjectData, управляющий записью данных. Метод Deserialize в свою очередь вызывает защищенный конструктор, создающий объект и заполняющий его поля сохраненными значениями.

Конечно, возможность управлять сохранением и восстановлением данных дает большую гибкость и позволяет в конечном счете уменьшить размер файла, хранящего данные, что может быть крайне важно, особенно, если речь идет об обмене данными с удаленным приложением. Если речь идет о поверхностной сериализации, то атрибут NonSerialized, которым можно помечать поля, не требующие сериализации, как правило достаточен для управления эффективным сохранением данных. Так что управлять имеет смысл только глубокой сериализацией, когда сохраняется и восстанавливается граф объектов. Но, как уже говорилось, это может быть довольно сложным занятием, что будет видно и для нашего довольно простого примера с рыбаком и рыбкой.

Дата добавления: 2014-12-25