Unity的C#編程教程_53_類 Class 詳解及應用練習（二）
1. Class Inheritence
2. Bank System Inheritance Example
Protected Data Members
Virtual Methods and Overriding
Q and A on Using MonoBehaviour Custom Classes
Structs, Memory Management, and Value vs. Reference Types
Class Inheritence
1. Class Inheritence
- 類的繼承，用於創建新的類的時候，使用「現有類」的一些現成的屬性。
比如我們設計了一個類，用於存儲遊戲中所有物品的資訊：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class Item
{
public string name;
public int id;
public string description;
public Sprite icon; // 設定道具圖標
public Item()
{
}
public Item(string name, int id, string description)
{
this.name = name;
this.id = id;
this.description = description;
}
}
那我們現在想要設計一個類，用於存儲所有武器的資訊。
武器是物品中的一個分支，所以物品有的屬性，武器都有，比如名字，id，價格，描述。
但是武器還有些別的物品沒有的屬性，比如攻擊力，或者還可以有攻擊頻率，熟練度等。
另外遊戲中一般還有消費品，比如補血瓶也是一種道具，但是除了基礎屬性，還有一些特有屬性，比如可以增加生命值等
那對於武器和消耗品，是不是都要單獨建立一個新的類呢？
答案是不用，我們可以復用一些 「道具」 的基礎屬性！
比如我們新建一個武器的類：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class Weapons : Item
{
public int attack;
public Weapons(string name,int id, string description,int attack) : base(name, id, description)
{
this.attack = attack;
}
}
比如還可以新建一個消耗品類：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Consumables : Item
{
public int addHealth;
public Consumables(int addHealth)
{
this.addHealth = addHealth;
}
}
然後我們新建一個空的遊戲對象 ItemDatabase，掛載上同名腳本：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class ItemDatabase : MonoBehaviour
{
public Item[] items; // 可以建立一系列道具
public Weapons[] weapons; // 可以建立一系列武器
public Consumables[] consumables; // 可以建立一個消耗品列表
public Weapons bigSword; // 可以單獨建立一個武器
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
編譯後，進入 Unity 可以看到可以自己修改和定義的道具列表和武器列表，還有一個名字叫做 Big Sword 的武器（具體屬性內容為空）。
另外由於我們的消耗品類前面沒有添加 [System.Serializable]，所以在 unity 中不可見。
可以看到，武器類的道具除了有 attack 的特有屬性，也有一般道具的基礎屬性。
這個繼承的方法，可以很好地來拓展我們的道具分類，比如道具下面有武器分支，武器下面還有遠程武器分支，遠程武器下面還有魔法武器分支，等等。
如果不使用繼承，那可以想像，在我們的 Item 類下面需要放超多屬性，要涵蓋所有門類的道具的所有屬性才行！
2. Bank System Inheritance Example
- 任務說明：
- 設計一個銀行賬戶的類，包含屬性：銀行名稱，帳號，餘額
- 包含方法：查詢餘額，存錢，取錢
- 設計一個賬戶管理程式，管理所有的銀行賬戶
- 另外還有一個專門的銀行賬戶，用於申請貸款（使用一個可以調用的方法，確定你能否貸款，能貸款多少錢）
首先定義一個銀行賬戶的類：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class BankAccount
{
public string bankName; // 所屬銀行
public int id; // 帳號
public float money; // 餘額
public void CheckBalance() // 顯示餘額
{
Debug.Log(bankName + id + " has money: " + money);
}
public void Withdraw(float moneyOut) // 取錢
{
Debug.Log("Withdraw money: " + moneyOut);
money -= moneyOut;
Debug.Log(bankName + id + " has money: " + money);
}
public void Deposit(float moneyIn) // 存錢
{
Debug.Log("Deposit money: " + moneyIn);
money += moneyIn;
Debug.Log(bankName + id + " has money: " + money);
}
}
創建一個腳本，用於控制所有的銀行賬戶：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class AccountManager : MonoBehaviour
{
public BankAccount[] bankAccounts;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
創建一個空的遊戲對象，用作掛載銀行賬戶的控制腳本，這就好比一個可以控制你所有賬戶的實體終端，類似網銀這種。然後把控制腳本掛載到這個空的遊戲對象下。
這個時候我們假設有 3 個銀行賬戶，則可以在 unity 的 inspector 中輸入 size 為 3，然後分別輸入 3 個銀行賬戶的資訊。
這裡的賬戶控制腳本是可以復用的，比如現在我假設有一台特定銀行的 ATM 機器，那麼我創建一個空的遊戲對象，並命名為 A Bank ATM，然後同樣可以掛載上面的控制腳本，按照實際情況，這裡可以設定 size 為 1，然後對應設定銀行名字，帳號和餘額即可。
有了以上的這些賬戶後，我們就需要對這些賬戶進行特定操作了，比如我們面對一台 ATM 機器，那應該可以查詢餘額，存錢和取錢才對。
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class AccountManager : MonoBehaviour
{
public BankAccount[] bankAccounts;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
// 查詢餘額
bankAccounts[0].CheckBalance();
// 存錢 10 元
bankAccounts[0].Deposit(10);
// 取錢 5 元
bankAccounts[0].Withdraw(5);
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
這裡只做了最基本的演示，如果要更真實，那我們要有特定的按鍵或者選擇菜單，然後還需要有對應金額的輸入。
然後我們可以定義一個用於申請貸款的賬戶，這個賬戶不但有銀行賬戶的基本功能，還能貸款：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class LoanAccount : BankAccount // 繼承基礎的銀行賬戶功能
{
public bool status; // 是否可以貸款
public float loanApprove; // 可以貸款多少錢
}
在賬戶管理下面，可以多生成一個貸款賬戶：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class AccountManager : MonoBehaviour
{
public BankAccount[] bankAccounts; // 普通銀行賬戶
public LoanAccount loanAccount; // 貸款賬戶
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
然後在 Unity 中就可以編輯這個貸款賬戶的具體資訊。
自然，我們可以在這個貸款賬戶的定義腳本下添加貸款賬戶的專用方法，比如獲取貸款（賬戶餘額增加），償還貸款（賬戶餘額減少）。
需要注意的是，我們所定義的這些類下面的方法，只有在 MonoBehaviour 下面調用的時候才會運行，不會自動運行！
Protected Data Members
- 前面我們接觸到的大多數是 private 和 public 的對象，其實還有一種叫做 protected 的對象
- public 對象誰都可以訪問並修改
- private 對象只有類本身的方法可以進行訪問和修改
- 而 protected，介於兩者之間，除了本身的類可以訪問，繼承的子類也可以訪問
比如一個銀行賬戶的類：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class BankAccount
{
public string bankName; // 所屬銀行
public int id; // 帳號
protected float money; // 餘額
// private float money; 如果使用的是 private 則只能在類本身進行訪問，子類也不行
public void CheckBalance() // 顯示餘額
{
Debug.Log(bankName + id + " has money: " + money);
}
public void Withdraw(float moneyOut) // 取錢
{
Debug.Log("Withdraw money: " + moneyOut);
money -= moneyOut;
Debug.Log(bankName + id + " has money: " + money);
}
public void Deposit(float moneyIn) // 存錢
{
Debug.Log("Deposit money: " + moneyIn);
money += moneyIn;
Debug.Log(bankName + id + " has money: " + money);
}
}
其子類：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class LoanAccount : BankAccount // 繼承基礎的銀行賬戶功能
{
public bool status; // 是否可以貸款
public float loanApprove; // 可以貸款多少錢
public void loanMoney()
{
money = 100; // 只有在 money 是 public 和 protected 時子類才能訪問
loanApprove = money * 100;
}
}
不僅僅是變數，類下面的方法也可以設定為 protected，一樣的效果。
在實際的遊戲中，用於「交互」的資訊，通常需要設定為public，比如一個角色的血量，別的角色攻擊可以造成扣血，所以需要外部訪問。而有的資訊不需要交互，比如玩家的動作是奔跑還是行走，這個通常是玩家自己控制而不是外部決定的，所以應該設計為 private 或者 protected。
Virtual Methods and Overriding
- 除了繼承我們自己定義的類，也可以繼承 unity 的 MonoBehaviour 這個類
- 假設我們要設計一個寵物系統
- 新建一個腳本 Pat 繼承於 MonoBehaviour
- 寵物有名字，會奔跑
首先新建一個腳本：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Pet : MonoBehaviour
{
public string patName;
public virtual void Run() // 設定為虛擬方法，子類可以重寫
{
Debug.Log("I'm running!");
}
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
Run(); // 調用移動方法
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
這個是基礎的寵物，我們可以衍生出一隻狗：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Dog : Pet
{
public override void Run() // 重寫方法
{
Debug.Log("Dog is running!");
}
}
然後在 unity 中創建一個 cube，假設是個寵物狗，然後掛載上這個腳本
還可以有別的寵物，移動方式不同：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Bird : Pet
{
public override void Run() // 重寫方法
{
Debug.Log("Bird is flying!");
}
}
由於最初的 Pet 繼承於 MonoBehaviour，所以有 Start 方法可以使用。
這個時候調用了一個 virtual 方法，程式自動會去檢查子類有沒有重寫該方法，沒有被重寫的則使用父類默認的方法。
這裡需要注意，我們也可以把 start 中調用 Run() 的語句放到子類中。另外雖然子類中沒有調用方法，但是由於繼承於父類，父類繼承於 MonoBehaviour，所以子類運行的時候，父類中的 start() 是自動運行的。
另外注意，虛擬方法和重寫方法的作用域必須統一，比如虛擬方法是 protected，那麼重寫方法也必須是 protected
Q and A on Using MonoBehaviour Custom Classes
- 自定義類的一個常見問題是：什麼時候該繼承 MonoBehaviour
- 當我們邏輯功能和行為的時候，需要繼承 MonoBehaviour
- 比如我們設計的寵物系統，寵物需要有一些特定伴隨遊戲運行需要調用的方法，那寵物就需要繼承 MonoBehaviour，這樣我們把寵物的腳本掛載到遊戲對象上的時候，才能調用對應的方法，產生對應的動作
- 另外比如遊戲中的道具，一般道具不會隨著遊戲運行而不斷變化，而是被玩家使用，所以不需要繼承 MonoBehaviour。
- 還有比如遊戲裡面的各種敵人，那就應該是繼承於 MonoBehaviour 的，因為我們要為其添加各種行為和動作。
Structs, Memory Management, and Value vs. Reference Types
- 現在 structs 常用於性能增強，或者代替 classes 的作用
- 一般情況下，如果一個東西的衍生不超過 4 個領域，那可以考慮用 structs 代替類的繼承
- 其實 structs 和 classes 基本差不多，區別在於 structs 不能繼承，不能繼承即表示不可通過繼承來重寫方法，或者添加其他東西，也即實現了「不可變性/統一性」
- 常見的應用場景，比如不同的彈藥，屬性統一為 3 個：傷害，冷卻時間，範圍，我們不需要通過繼承來為其添加額外的東西
比如道具的案例：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Item // 引用類型 reference type
{
public string itemName;
public int itemId;
public Item(string name, int id)
{
this.itemName = name;
this.itemId = id;
}
}
public struct Item2 // 值類型 value type
{
public string itemName;
public int itemId;
public Item2(string name, int id)
{
this.itemName = name;
this.itemId = id;
}
}
public class StructTest : MonoBehaviour
{
Item sword;
Item2 spear;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
sword = new Item("Big Sword", 1);
spear = new Item2("Small Spear", 2);
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
}
值類型 value type 和 引用類型 reference type 的概念非常重要：
- 值類型：佔用記憶體空間（棧 stack），所以訪問速度較快
- 引用類型：可以理解為不包含具體的值（其在堆 heap 中分配記憶體空間），僅為一個記憶體地址，所以不佔用額外記憶體，相比值類型有更大的存儲規模，較低的訪問速度
在 C# 中有垃圾回收機制，不需要過多考慮記憶體管理，但是上面的概念依然值得了解！
常見的 int，float，long，bool，bytes，char的都是值類型：
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
// value type
int num = 12; // 這裡的 num 就是個值類型，有單獨的記憶體空間
}
同樣，struct 也是值類型。
引用類型常見的是 string 字元串：
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
// value type
int num = 12; // 這裡的 num 就是個值類型，有單獨的記憶體空間
// reference type
string myName = "Hello World";
}
這裡並不是在記憶體中直接存儲了 「Hello World」，而是存儲了一個地址，指向存儲位置。
引用類型還有：arrays，class，delegates。
當我們傳遞數據的時候，值類型的數據會被複制（增加記憶體佔用），原始存儲的值不會被改變。比如我們把一個 int 變數傳遞到一個函數中。但是引用類型傳遞到函數中的時候，傳遞的是記憶體地址，所以可以修改到原數據。
演示傳遞的區別：
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable]
public class Item1 // 引用類型 reference type
{
public string itemName;
public int itemId;
public Item1(string name, int id)
{
this.itemName = name;
this.itemId = id;
}
}
[System.Serializable]
public struct Item2 // 值類型 value type
{
public string itemName;
public int itemId;
public Item2(string name, int id)
{
this.itemName = name;
this.itemId = id;
}
}
public class StructTest : MonoBehaviour
{
public Item1 sword;
public Item2 spear;
// Start is called before the first frame update
void Start()
{
//sword = new Item1("s", 1);
sword.itemName = "Big sword";
sword.itemId = 1;
spear = new Item2("Small Spear", 2); // 也可以用上面那種初始化方法
// 用改名程式驗證值類型和引用類型，對於數據傳遞的區別
Debug.Log("Before: " + sword.itemName);
ChangeName(sword); // 調用改名方法
Debug.Log("After: " + sword.itemName);
// 可以看到名字改了
// 因為傳遞的是地址，所以直接對該地址存儲的數據進行了改動
Debug.Log("Before: " + spear.itemName);
ChangeName(spear); // 調用改名方法
Debug.Log("After: " + spear.itemName);
// 可以看到結果名字不變
// 因為原來的值被複制了，所以改的是複製的值，原始值不變
}
// Update is called once per frame
void Update()
{
}
void ChangeName(Item1 classItem) // 改名方法
{
classItem.itemName = "changed name sword";
}
void ChangeName(Item2 structItem) // 改名方法
{
structItem.itemName = "changed name spear";
}
}
在 unity 的 console 窗口中可以看到，sword 的名字改了，spear 的名字沒改，這就是變數傳遞的區別。如果我們在改名方法中添加一個語句顯示 itemName，可以看到名字變了，相當於在該方法中是一個封閉空間。
這一點非常重要！而且經常會作為面試題！
