在计划我的计划时,我通常会从这样的一系列想法开始:

足球队只是足球运动员的名单。因此,我应以以下方式表示:var football_team=新列表<FootballPlayer>();此列表的顺序表示球员在名册中的排列顺序。

但我后来意识到,除了球员名单之外,球队还有其他必须记录的财产。例如,本赛季总得分、当前预算、制服颜色、代表球队名称的字符串等。。

所以我想:

好吧,足球队就像一个球员列表,但除此之外,它还有一个名字(一个字符串)和一个连续的总得分(一个整数)。NET没有提供存储足球队的类,所以我将创建自己的类。最相似和最相关的现有结构是List<FootballPlayer>,因此我将从中继承:class FootballTeam:列表<FootballPlayer>{ 公共字符串TeamName;公共int RunningTotal}

但事实证明,一条准则说你不应该从List<t>继承。我在两个方面完全被这条准则搞糊涂了。

为什么不呢?

显然,List在某种程度上优化了性能。为什么呢如果我扩展列表,会导致什么性能问题?到底会发生什么?

我看到的另一个原因是List是由Microsoft提供的,我无法控制它,所以在暴露了一个“公共API”之后,我无法稍后更改它。但我很难理解这一点。什么是公共API?我为什么要关心?如果我当前的项目没有也不可能有这个公共API,我可以放心地忽略这个准则吗?如果我确实继承了List,结果发现我需要一个公共API,我会遇到什么困难?

为什么这很重要?列表是一个列表。什么可能会改变?我可能想要改变什么?

最后,如果微软不想让我继承List,他们为什么不把这个类封起来呢?

我还能用什么?

显然,对于自定义集合,Microsoft提供了一个Collection类,该类应该扩展而不是List。但是这个类非常简单,没有很多有用的东西,例如AddRange。jvitor83的答案为该特定方法提供了性能基础,但如何使缓慢的AddRange不比没有AddRange更好?

从收藏中继承比从列表中继承要多得多,我看不出有什么好处。当然,微软不会无缘无故地让我做额外的工作,所以我忍不住觉得我在某种程度上误解了什么,而继承Collection实际上并不是解决我问题的正确方法。

我看到了一些建议,比如实施IList。只是没有。这是几十行样板代码,我什么也没得到。

最后,一些人建议将列表包装为:

class FootballTeam 
{ 
    public List<FootballPlayer> Players; 
}

这有两个问题:

这使我的代码变得不必要地冗长。我现在必须调用my_team.Players.Count而不是my_team.Count。幸运的是,使用C#,我可以定义索引器以使索引透明,并转发内部List的所有方法。。。但这是很多代码!我做这些工作能得到什么?这显然没有任何意义。足球队没有球员名单。这是球员名单。你不会说“约翰·麦克足球先生加入了SomeTeam的球员”。你说“John加入了SomeTeam”。您不向“字符串的字符”添加字母,而是向字符串添加字母。您不向图书馆的图书添加图书,而是向图书馆添加图书。

我意识到“幕后”发生的事情可以说是“将X添加到Y的内部列表中”,但这似乎是一种非常反直觉的思考世界的方式。

我的问题(总结)

正确的C#表示数据结构的方式是什么?数据结构“逻辑上”(也就是说,“对人类的大脑”)只是一个带有一些铃铛和口哨的列表?

从列表<T>继承总是不可接受的吗?什么时候可以接受?为什么?程序员在决定是否从List<T>继承时,必须考虑什么?


当前回答

这里有很多很好的答案,但我想谈谈我没有提到的东西:面向对象的设计是关于增强对象的能力。

您希望将所有规则、附加工作和内部细节封装在适当的对象中。以这种方式,与此交互的其他对象不必担心这一切。事实上,您希望更进一步,积极防止其他对象绕过这些内部。

从列表继承时,所有其他对象都可以将您视为列表。他们可以直接访问添加和删除玩家的方法。你会失去控制;例如:

假设你想通过了解球员是退役、辞职还是被解雇来区分球员何时离开。您可以实现一个RemovePlayer方法,该方法采用适当的输入枚举。然而,通过从List继承,您将无法阻止对Remove、RemoveAll甚至Clear的直接访问。结果,你实际上取消了足球队课程的资格。


关于封装的其他想法。。。您提出了以下问题:

这使我的代码变得不必要地冗长。我现在必须调用my_team.Players.Count而不是my_team.Count。

你是对的,这对于所有使用你团队的客户来说都是不必要的冗长。然而,这个问题与你将名单球员暴露给所有人的事实相比是很小的,这样他们就可以在没有你同意的情况下玩弄你的球队。

你接着说:

这显然没有任何意义。足球队没有球员名单。这是球员名单。你不会说“约翰·麦克足球先生加入了SomeTeam的球员”。你说“John加入了SomeTeam”。

第一点你错了:去掉“列表”这个词,很明显一支球队确实有球员。然而,你用第二个击中了要害。你不希望客户端调用ateam.Players.Add(…)。你确实希望他们调用ateam.AddPlayer(…),而你的实现(可能还有其他事情)会在内部调用Players.Add(…)。


希望您能够看到封装对于增强对象的能力是多么重要。您希望让每个类都能很好地完成其工作,而不必担心其他对象的干扰。

其他回答

这是一个组合与继承的经典例子。

在这种特定情况下:

球队是一个有附加行为的球员列表吗

or

球队是否是自己的一个对象,恰好包含一个球员列表。

通过扩展列表,您可以通过多种方式限制自己:

您不能限制访问(例如,阻止人员更改名册)。您可以获得所有List方法,无论您是否需要它们。如果你还想列出其他事情,会发生什么。例如,球队有教练、经理、球迷、设备等。其中一些可能是他们自己的名单。你限制了继承的选择。例如,您可能希望创建一个通用的Team对象,然后让BaseballTeam、FootballTeam等继承该对象。要从列表继承,您需要从团队继承,但这意味着所有不同类型的团队都必须对该名册进行相同的实现。

合成-包括一个对象,它给出了你想要的对象内部的行为。

继承-对象成为具有所需行为的对象的实例。

两者都有各自的用途,但这是一个明显的情况,即合成更可取。

仅仅因为我认为其他答案与足球队是“是”列表<足球运动员>还是“有”列表<橄榄球运动员>的切线基本一致,这并不能回答这个问题。

OP主要要求澄清从列表<T>继承的指南:

一条准则说,你不应该继承List<t>。为什么不呢?

因为List<T>没有虚拟方法。在您自己的代码中,这不是一个问题,因为您通常可以相对轻松地切换实现,但在公共API中,这可能是一个更大的问题。

什么是公共API?我为什么要关心?

公共API是您向第三方程序员公开的接口。思考框架代码。请记住,引用的指南是“.NET Framework设计指南”,而不是“.NET应用程序设计指南”。这是有区别的,而且一般来说,公共API设计要严格得多。

如果我当前的项目没有也不可能有这个公共API,我可以放心地忽略这个准则吗?如果我确实继承了List,结果发现我需要一个公共API,我会遇到什么困难?

差不多,是的。您可能需要考虑其背后的基本原理,看看它是否适用于您的情况,但如果您没有构建公共API,那么您不需要特别担心API问题,例如版本控制(这是其中的一个子集)。

如果您将来添加了公共API,您要么需要从实现中抽象出API(不直接暴露List<T>),要么违反指南,可能会带来未来的痛苦。

为什么这很重要?列表是一个列表。什么可能会改变?我可能想要改变什么?

这取决于上下文,但由于我们以足球队为例,假设你不能添加足球运动员,如果这会导致球队超过工资上限。一种可能的添加方式是:

 class FootballTeam : List<FootballPlayer> {
     override void Add(FootballPlayer player) {
        if (this.Sum(p => p.Salary) + player.Salary > SALARY_CAP)) {
          throw new InvalidOperationException("Would exceed salary cap!");
        }
     }
 }

啊。。。但不能重写Add,因为它不是虚拟的(出于性能原因)。

如果您在一个应用程序中(基本上,这意味着您和所有调用程序都是一起编译的),那么现在可以改为使用IList<T>并修复任何编译错误:

 class FootballTeam : IList<FootballPlayer> {
     private List<FootballPlayer> Players { get; set; }

     override void Add(FootballPlayer player) {
        if (this.Players.Sum(p => p.Salary) + player.Salary > SALARY_CAP)) {
          throw new InvalidOperationException("Would exceed salary cap!");
        }
     }
     /* boiler plate for rest of IList */
 }

但是,如果你已经公开暴露给第三方,你只是做了一个破坏性的更改,这将导致编译和/或运行时错误。

TL;DR-指南适用于公共API。对于私有API,您可以随心所欲。

我想我不同意你的概括。一支球队不仅仅是球员的集合。一支球队有很多关于它的信息——名字、队徽、管理/行政人员的集合、教练组的集合,然后是球员的集合。因此,您的FootballTeam类应该有3个集合,而不是一个集合;如果要正确模拟真实世界。

您可以考虑一个PlayerCollection类,它像SpecializedStringCollection一样提供一些其他功能,例如在将对象添加到内部存储或从内部存储中删除之前进行验证和检查。

也许,PlayerCollection的概念更适合您的首选方法?

public class PlayerCollection : Collection<Player> 
{ 
}

然后足球队可以是这样的:

public class FootballTeam 
{ 
    public string Name { get; set; }
    public string Location { get; set; }

    public ManagementCollection Management { get; protected set; } = new ManagementCollection();

    public CoachingCollection CoachingCrew { get; protected set; } = new CoachingCollection();

    public PlayerCollection Players { get; protected set; } = new PlayerCollection();
}

正如所有人都指出的那样,一队球员并不是一个球员名单。世界各地的许多人都犯了这个错误,可能是不同专业水平的人。问题往往很微妙,偶尔也很严重,就像本例中的情况一样。这样的设计是糟糕的,因为它们违反了利斯科夫替代原则。互联网上有许多很好的文章解释这个概念,例如。,http://en.wikipedia.org/wiki/Liskov_substitution_principle

总之,类之间的父/子关系中有两条规则需要保留:

子项不应要求低于完全定义父项的特征。除了完全定义孩子之外,父母不应要求任何特征。

换句话说,父级是子级的必要定义,子级是父级的充分定义。

这里有一种方法来思考解决方案并应用上述原则,这将有助于避免这种错误。我们应该通过验证父类的所有操作在结构和语义上是否对派生类有效来检验假设。

足球队是足球运动员的名单吗?(列表的所有财产是否以相同的含义应用于团队)团队是同质实体的集合吗?是的,球队是球员的集合球员的出场顺序是否描述了球队的状态?球队是否确保除非明确更改,否则顺序将被保留?没有,也没有球员是否会根据他们在球队中的顺序被纳入/淘汰?不

如您所见,只有列表的第一个特征适用于团队。因此,团队不是列表。列表将是您如何管理团队的实现细节,因此它只能用于存储玩家对象,并使用team类的方法进行操作。

在这一点上,我想指出,在我看来,Team类甚至不应该使用List实现;在大多数情况下,它应该使用Set数据结构(例如HashSet)来实现。

指南所说的是,公共API不应透露您是否使用列表、集合、字典、树或其他任何东西的内部设计决策。“团队”不一定是列表。您可以将其实现为列表,但公共API的用户应该在需要知道的基础上使用您的类。这允许您在不影响公共接口的情况下更改决策并使用不同的数据结构。