Dart语法篇之面向对象基础

Posted 2022-06-23 熊喵先生

简述:

从这篇文章开始，我们继续Dart语法篇的第五讲, dart中的面向对象基础。我们知道在Dart中一切都是对象，所以面向对象在Dart开发中是非常重要的。此外它还和其他有点不一样的地方，比如多继承mixin、构造器不能被重载、setter和getter的访问器函数等。

一、属性访问器(accessor)函数setter和getter

在Dart类的属性中有一种为了方便访问它的值特殊函数，那就是setter,getter属性访问器函数。实际上，在dart中每个实例属性始终有与之对应的setter,getter函数(若是final修饰只读属性只有getter函数, 而可变属性则有setter，getter两种函数)。而在给实例属性赋值或获取值时，实际上内部都是对setter和getter函数的调用。

1、属性访问器函数setter

setter函数名前面添加前缀set, 并只接收一个参数。setter调用语法于传统的变量赋值是一样的。如果一个实例属性是可变的，那么一个setter属性访问器函数就会为它自动定义，所有实例属性的赋值实际上都是对setter函数的调用。这一点和Kotlin中的setter，getter非常相似。

class Rectangle 
  num left, top, width, height;

  Rectangle(this.left, this.top, this.width, this.height);
  set right(num value) => left = value - width;//使用set作为前缀，只接收一个参数value
  set bottom(num value) => top = value - height;//使用set作为前缀，只接收一个参数value


main() 
  var rect = Rectangle(3, 4, 20, 15);
  rect.right = 15;//调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用right函数。
  rect.bottom = 12;//调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用bottom函数。

对比Kotlin中的实现

class Rectangle(var left: Int, var top: Int, var width: Int, var height: Int) 
    var right: Int = 0//在kotlin中表示可变使用var,只读使用val
        set(value) //kotlin中定义setter
            field = value
            left = value - width
        
    var bottom: Int = 0
        set(value) //kotlin中定义setter
            field = value
            top = value - height
        


fun main(args: Array<String>) 
    val rect = Rectangle(3, 4, 20, 15);
    rect.right = 15//调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用right函数。
    rect.bottom = 12//调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用bottom函数。

2、属性访问器函数getter

Dart中所有实例属性的访问都是通过调用getter函数来实现的。每个实例数额行始终都有一个与之关联的getter,由Dart编译器提供的。

class Rectangle 
  num left, top, width, height;

  Rectangle(this.left, this.top, this.width, this.height);
  get square => width * height; ;//使用get作为前缀，getter来计算面积.
  set right(num value) => left = value - width;//使用set作为前缀，只接收一个参数value
  set bottom(num value) => top = value - height;//使用set作为前缀，只接收一个参数value


main() 
  var rect = Rectangle(3, 4, 20, 15);
  rect.right = 15;//调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用right函数。
  rect.bottom = 12;//调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用bottom函数。
  print('the rect square is $rect.square');//调用getter函数时，可以直接使用类似读取属性值方式调用square函数。

对比kotlin实现

class Rectangle(var left: Int, var top: Int, var width: Int, var height: Int) 
    var right: Int = 0
        set(value) 
            field = value
            left = value - width
        
    var bottom: Int = 0
        set(value) 
            field = value
            top = value - height
        

    val square: Int//因为只涉及到了只读，所以使用val
        get() = width * height//kotlin中定义getter


fun main(args: Array<String>) 
    val rect = Rectangle(3, 4, 20, 15);
    rect.right = 15
    rect.bottom = 12
    println(rect.square)//调用getter函数时，可以直接使用类似读取属性值方式调用square函数。

3、属性访问器函数使用场景

其实，上面setter，getter函数实现的目的，普通函数也能做到的。但是如果用setter,getter函数形式更符合编码规范。既然普通函数也能做到，那具体什么时候使用setter,getter函数，什么时候使用普通函数呢。这不得不把这个问题和另一问题转化一下成为: 哪种场景该定义属性还是定义函数的问题(关于这个问题，记得很久之前在讨论Kotlin的语法详细介绍过)。我们都知道函数一般描述动作行为，而属性则是描述状态数据结构(状态可能经过多个属性值计算得到)。 如果类中需要向外暴露类中某个状态那么更适合使用setter,getter函数；如果是触发类中的某个行为操作，那么普通函数更适合一点。

比如下面这个例子，draw绘制矩形动作更适合使用普通函数来实现，square获取矩形的面积更适合使用getter函数来实现,可以仔细体会下。

class Rectangle 
  num left, top, width, height;

  Rectangle(this.left, this.top, this.width, this.height);

  set right(num value) => left = value - width; //使用set作为前缀，只接收一个参数value
  set bottom(num value) => top = value - height; //使用set作为前缀，只接收一个参数value
  get square => width * height; //getter函数计算面积，描述Rectangle状态特性
  bool draw() 
    print('draw rect'); //draw绘制函数，触发是动作行为
    return true;
  


main() 
  var rect = Rectangle(3, 4, 20, 15);
  rect.right = 15; //调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用right函数。
  rect.bottom = 12; //调用setter函数时，可以直接使用类似属性赋值方式调用bottom函数。
  print('the rect square is $rect.square');
  rect.draw();

二、面向对象中的变量

1、实例变量

实例变量实际上就是类的成员变量或者称为成员属性，当声明一个实例变量时，它会确保每一个对象实例都有自己唯一属性的拷贝。如果要表示实例私有属性的话就直接在属性名前面加下划线 _,例如_width和_height

class Rectangle 
  num left, top, _width, _height;//声明了left,top,_width,_height四个成员属性，未初始化时，它们的默认值都是null
  

上述例子中的left, top, width, height都是会自动引入一个getter和setter.事实上，在dart中属性都不是直接访问的，所有对字段属性的引用都是对属性访问器函数的调用, 只有访问器函数才能直接访问它的状态。

2、类变量(static变量)与顶层变量

类变量实际上就是static修饰的变量，属于类的作用域范畴；顶层变量就是定义的变量不在某个具体类体内，而是处于整个代码文件中，相当于文件顶层，和顶层函数差不多意思。static变量更多人愿意把它称为静态变量，但是在Dart中静态变量不仅仅包括static变量还包括顶层变量。

其实对于类变量和顶层变量的访问都还是通过调用它的访问器函数来实现的，但是类变量和顶层变量有点特殊，它们是延迟初始化的，在getter函数第一次被调用时类变量或顶层变量才执行初始化，也即是第一次引用类变量或顶层变量的时候。如果类变量或顶层变量没有被初始化默认值还是null.

class Animal 
class Dog extends Animal 
class Cat extends Animal 
    Cat() 
        print("I'm a Cat!");
    

//注意,这里变量不定义在任何具体类体内，所以这个animal是一个顶层变量。
//虽然看似创建了Cat对象，但是由于顶层变量延迟初始化的原因，这里根本就没有创建Cat对象
Animal animal = Cat();
main() 
    animal = Dog();//然后又将animal引用指向了一个新的Dog对象，

顶层变量是具有延迟初始化过程，所以Cat对象并没有创建，因为整个代码执行中并没有去访问animal，所以无法触发第一次getter函数，也就导致Cat对象没有创建，直接表现是根本就不会输出I'm a Cat!这句话。这就是为什么顶层变量是延迟初始化的原因，static变量同理。

3、final 变量

在Dart中使用 final 关键字修饰变量，表示该变量初始化后不能再被修改。final 变量只有 getter 访问器函数，没有 setter 函数。类似于Kotlin中的val修饰的变量。声明成final的变量必须在实例方法运行前进行初始化，所以初始化final变量有很多中方法。注意: 建议尽量使用final来声明变量

class Person 
    final String gender = '男';//直接在声明的时候初始化，这种方式比较局限，针对基本数据类型还可以，但如果是一个对象类型就显示不合适了。
    final String name;
    final int age;
    Person(this.name, this.age);//利用构造函数为final变量初始化。
    //上述代码等价于下面实现
    Person(String name, int age) 
        this.name = name;
        this.age = age;
    

final与const的区别，就好比Kotlin中的val与const val之间的区别，const是编译期就进行了初始化，而 final则是运行期进行初始化。

4、常量对象

在dart有些对象是在编译期就可以计算的常量，所以在dart中支持常量对象的定义，常量对象的创建需要使用 const 关键字。常量对象的创建也是调用类的构造函数，但是注意必须是常量构造函数，该构造函数是用 const 关键字修饰的。常量构造函数必须是数字、布尔值或字符串，此外常量构造函数不能有函数体，但是它可以有初始化列表。

class Point 
    final double x, y;
    const Point(this.x, this.y);//常量构造函数，使用const关键字且没有函数体


main() 
    const defaultPoint = const Point(0, 0);//创建常量对象

二、构造函数

1、主构造函数

主构造函数是Dart中创建对象最普通一种构造函数，而且主构造函数只能有一个，如果没有指定主构造函数，那么会默认自动分配一个默认无参的主构造函数。此外dart中构造函数不支持重载

class Person 
    var name;
    //隐藏了默认的无参构造函数Person();

//等价于:
class Person 
    var name;
    Person();//一般把与类名相同的函数称为主构造函数

//等价于
class Person 
    var name;
    Person()


class Person 
    final String name;
    final int age;
    Person(this.name, this.age);//显式声明有参主构造函数
    Person();//编译异常，注意: dart不支持同时重载多个构造函数。

构造函数初始化列表 :

class Point3D extends Point 
    double z;
    Point3D(a, b, c): z = c / 2, super(a, b);//初始化列表，多个初始化步骤用逗号分隔；先初始化z ,然后执行super(a, b)调用父类的构造函数

//等价于
class Point3D extends Point 
    double z;
    Point3D(a, b, c): z = c / 2;//如果初始化列表没有调用父类构造函数，
    //那么就会存在一个隐含的父类构造函数super调用将会默认添加到初始化列表的尾部

初始化的顺序如下图:

初始化实例变量几种方式

//方式一: 通过实例变量声明时直接赋默认值初始化
class Point 
    double x = 0, y = 0;


//方式二: 使用构造函数初始化方式
class Point 
    double x, y;
    Point(this.x, this.y);


//方式三: 使用初始化列表初始化
class Point 
    double x, y;
    Point(double a, double b): x = a, y = b;//:后跟初始化列表


//方式四: 在构造函数中初始化，注意这个和方式二还是有点不一样的。
class Point 
    double x, y;
    Point(double a, double b) 
        x = a;
        y = b;
    

2、命名构造函数

通过上面主构造函数我们知道在Dart中的构造函数是不支持重载的，实际上Dart中连基本的普通函数都不支持函数重载。
那么问题来了，我们经常会遇到构造函数重载的场景，有时候需要指定不同的构造函数形参来创建不同的对象。所以为了解决不同参数来创建对象问题，虽然抛弃了函数重载，但是引入命名构造函数的概念。它可以指定任意参数列表来构建对象，只不过的是需要给构造函数指定特定的名字而已。

class Person 
  final String name;
  int age;

  Person(this.name, this.age);

  Person.withName(this.name);//通过类名.函数名形式来定义命名构造函数withName。只需要name参数就能创建对象，
  //如果没有命名构造函数，在其他语言中，我们一般使用函数重载的方式实现。


main () 
  var person = Person('mikyou', 18);//通过主构造函数创建对象
  var personWithName = Person.withName('mikyou');//通过命名构造函数创建对象

3、重定向构造函数

有时候需要将构造函数重定向到同一个类中的另一个构造函数，重定向构造函数的主体为空，构造函数的调用出现在冒号(:)之后。

class Point 
    double x, y;
    Point(this.x, this.y);
    Point.withX(double x): this(x, 0);//注意这里使用this重定向到Point(double x, double y)主构造函数中。

//或者
import 'dart:math';

class Point 
  double distance;

  Point.withDistance(this.distance);

  Point(double x, double y) : this.withDistance(sqrt(x * x + y * y));//注意:这里是主构造函数重定向到命名构造函数withDistance中。

4、factory工厂构造函数

一般来说，构造函数总是会创建一个新的实例对象。但是有时候会遇到并不是每次都需要创建新的实例，可能需要使用缓存，如果仅仅使用上面普通构造函数是很难做到的。那么这时候就需要factory工厂构造函数。它使用factory关键字来修饰构造函数，并且可以从缓存中的返回已经创建实例或者返回一个新的实例。在dart中任意构造函数都可以被替换成工厂方法， 它看起来和普通构造函数没什么区别，可能没有初始化列表或初始化参数，但是它必须有一个返回对象的函数体。

class Logger 
  //实例属性
  final String name;
  bool mute = false;

  // _cache is library-private, thanks to
  // the _ in front of its name.
  static final Map<String, Logger> _cache =
      <String, Logger>;//类属性

  factory Logger(String name) //使用factory关键字声明工厂构造函数，
    if (_cache.containsKey(name)) 
      return _cache[name]//返回缓存已经创建实例
     else 
      final logger = Logger._internal(name);//缓存中找不到对应的name logger，调用_internal命名构造函数创建一个新的Logger实例
      _cache[name] = logger;//并把这个实例加入缓存中
      return logger;//注意: 最后返回这个新创建的实例
    
  

  Logger._internal(this.name);//定义一个命名私有的构造函数_internal

  void log(String msg) //实例方法
    if (!mute) print(msg);
  

三、抽象方法、抽象类和接口

抽象方法就是声明一个方法而不提供它的具体实现。任何实例的方法都可以是抽象的，包括getter,setter,操作符或者普通方法。含有抽象方法的类本身就是一个抽象类，抽象类的声明使用关键字 abstract.

abstract class Person //abstract声明抽象类
  String name();//抽象普通方法
  get age;//抽象getter


class Student extends Person //使用extends继承
  @override
  String name() 
    // TODO: implement name
    return null;
  

  @override
  // TODO: implement age
  get age => null;

在Dart中并没有像其他语言一样有个 interface的关键字修饰。因为Dart中每个类都默认隐含地定义了一个接口。

abstract class Speaking //虽然定义的是抽象类，但是隐含地定义接口Speaking
  String speak();


abstract class Writing //虽然定义的是抽象类，但是隐含地定义接口Writing
  String write();


class Student implements Speaking, Writing //使用implements关键字实现接口
  @override
  String speak() //重写speak方法
    // TODO: implement speak
    return null;
  

  @override
  String write() //重写write方法
    // TODO: implement write
    return null;
  

四、类函数

类函数顾名思义就是类的函数，它不属于任何一个实例，所以它也就不能被继承。类函数使用 static 关键字修饰，调用时可以直接使用类名.函数名的方式调用。

class Point 
    double x,y;
    Point(this.x, this.y);
    static double distance(Point p1, Point p2) //使用static关键字，定义类函数。
        var dx = p1.x - p2.x;
        var dy = p1.y - p2.y;
        return sqrt(dx * dx + dy * dy);
    

main() 
    var point1 = Point(2, 3);
    var point2 = Point(3, 4);
    print('the distance is $Point.distance(point1, point2)');//使用Point.distance => 类名.函数名方式调用

总结

到这里有关dart中面向对象基础部分已经介绍完毕，这篇文章主要介绍了dart中常用的构造函数以及一些面向对象基础知识，下一篇我们将继续dart中面向对象一些高级的东西，比如面向对象的继承和mixin. 欢迎关注~~~

我的公众号

这里有最新的Dart、Flutter、Kotlin相关文章以及优秀国外文章翻译，欢迎关注~~~

Dart系列文章，欢迎查看:

• Dart语法篇之函数的使用(四)
• Dart语法篇之集合操作符函数与源码分析(三)
• Dart语法篇之集合的使用与源码解析(二)
• Dart语法篇之基础语法(一)