抽象类是 C# 面向对象编程中的一个重要概念，它介于普通类和接口之间，提供了一种定义部分实现并要求派生类完成其余部分的机制。

一、C# 中的抽象类

抽象类是 C# 面向对象编程中的一个重要概念，它介于普通类和接口之间，提供了一种定义部分实现并要求派生类完成其余部分的机制。

1. 抽象类的基本概念

抽象类是不能被实例化的类，主要用于作为其他类的基类。它通过 abstract 关键字声明：

public abstract class Animal
{// 类成员
}

2. 抽象类的特点

• ​不能被实例化​：不能创建抽象类的对象
• ​可以包含抽象成员​：这些成员必须在派生类中实现
• ​可以包含具体实现​：与接口不同，抽象类可以包含已实现的方法
• ​可以包含字段、属性、方法、事件等​：功能比接口更全面
• ​支持访问修饰符​：可以控制成员的访问级别

3. 抽象成员

抽象类可以包含抽象成员（方法、属性、索引器或事件）：

public abstract class Animal
{// 抽象方法（无实现）public abstract void MakeSound();// 抽象属性public abstract string Name { get; set; }
}

派生类必须实现所有抽象成员：

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. 抽象类与具体类的比较

5. 抽象类与接口的比较

6. 何时使用抽象类

• 当多个相关类共享通用功能，但各自又有独特行为时
• 需要提供一些基础实现，同时要求派生类实现特定功能时
• 需要包含非公共成员（protected/internal）时
• 需要定义构造函数、析构函数或静态成员时

7. 抽象类的实际示例

public abstract class Shape
{// 抽象方法 - 必须被派生类实现public abstract double Area();// 具体方法 - 已实现public void Display(){Console.WriteLine($"Area: {Area()}");}// 抽象属性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. 抽象类的进阶用法

8.1 抽象类中的构造函数

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 部分实现的模板方法模式

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. 总结

抽象类是 C# 中实现多态和代码重用的强大工具，它：

• 强制派生类实现特定行为
• 提供共享的基类实现
• 比接口更灵活，可以包含状态和行为
• 适合构建具有层次结构的类家族

正确使用抽象类可以使代码更加清晰、可维护，并减少重复代码。

二、C# 中的接口

接口是 C# 中实现多态和抽象的核心机制之一，它定义了一组相关功能的契约，而不提供具体实现。

1. 接口的基本概念

接口使用 interface 关键字声明：

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

2. 接口的特点

• ​纯契约​：只包含成员声明，不包含实现
• ​多继承​：一个类可以实现多个接口
• ​隐式公开​：所有成员默认是 public 的
• ​不能包含字段​：只能包含方法、属性、事件和索引器
• ​不能有构造函数​：因为不能被实例化
• ​不能包含静态成员​（C# 8.0 前）

3. 接口成员的实现

类通过 : 符号实现接口，并提供具体实现：

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

4. 显式接口实现

当多个接口有同名成员时，可使用显式实现：

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

5. 接口与抽象类的比较

6. 接口的默认实现（C# 8.0+）

C# 8.0 引入了接口默认实现：

public interface ILogger
{void Log(string message);// 默认实现void LogError(string error){Log($"Error: {error}");}
}

7. 接口的实际应用示例

7.1 依赖注入

public interface IRepository
{void Save(Customer customer);Customer GetById(int id);
}public class SqlRepository : IRepository
{public void Save(Customer customer) { /* SQL实现 */ }public Customer GetById(int id) { /* SQL实现 */ }
}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) { /* 快速排序实现 */ }
}public class BubbleSort : ISortStrategy
{public void Sort(List<int> list) { /* 冒泡排序实现 */ }
}public class Sorter
{private ISortStrategy _strategy;public Sorter(ISortStrategy strategy){_strategy = strategy;}public void Sort(List<int> list){_strategy.Sort(list);}
}

8. 接口的高级特性

8.1 接口继承

接口可以继承其他接口：

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 协变和逆变接口（C# 4.0+）

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

9. 接口的使用场景

1. ​定义跨类别的行为​：如 IDisposable
2. ​实现多继承​：一个类可以实现多个接口
3. ​依赖注入​：通过接口解耦依赖
4. ​单元测试​：通过接口创建Mock对象
5. ​插件架构​：定义扩展点
6. ​策略模式​：定义算法族

10. 接口设计的最佳实践

1. ​单一职责​：每个接口应专注于一个特定功能
2. ​命名规范​：以"I"开头，如 IEnumerable
3. ​避免过大接口​：防止实现类负担过重
4. ​优先组合而非继承​：通过多个小接口组合功能
5. ​考虑向后兼容​：添加新成员可能破坏现有实现

11. 总结

C# 中的接口是：

• 定义行为契约的强大工具
• 实现松耦合设计的关键
• 支持多继承的机制
• 现代C#中功能不断增强（默认实现等）

正确使用接口可以使代码更加灵活、可测试和可维护，是面向对象设计和架构设计中的重要组成部分。