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          抽象類與接口的區(qū)別 ( 抽象類 接口 區(qū)別 )

          abstract class和interface是Java語言中對于抽象類定義進(jìn)行支持的兩種機(jī)制,正是由于這兩種機(jī)制的存在,才賦予了Java強(qiáng)大的面向?qū)ο竽芰Α?abstract class和interface之間在對于抽象類定義的支持方面具有很大的相似性,甚至可以相互替換,因此很多開發(fā)者在進(jìn)行抽象類定義時對于 abstract class和interface的選擇顯得比較隨意。

          其實,兩者之間還是有很大的區(qū)別的,對于它們的選擇甚至反映出對于問題領(lǐng)域本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的區(qū)別進(jìn)行一番剖析,試圖給開發(fā)者提供一個在二者之間進(jìn)行選擇的依據(jù)。

          一、理解抽象類

          abstract class和interface在Java語言中都是用來進(jìn)行抽象類(本文中的抽象類并非從abstract class翻譯而來,它表示的是一個抽象體,而abstract class為Java語言中用于定義抽象類的一種方法,請讀者注意區(qū)分)定義的,那么什么是抽象類,使用抽象類能為我們帶來什么好處呢?

          在面向?qū)ο蟮母拍钪校覀冎浪械膶ο蠖际峭ㄟ^類來描繪的,但是反過來卻不是 這樣。并不是所有的類都是用來描繪對象的,如果一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象,這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來表征我們在對問題領(lǐng) 域進(jìn)行分析、設(shè)計中得出的抽象概念,是對一系列看上去不同,但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象。

          比如:如果我們進(jìn)行一個圖形編輯軟件的開發(fā),就會發(fā)現(xiàn)問題領(lǐng)域存在著圓、三角形 這樣一些具體概念,它們是不同的,但是它們又都屬于形狀這樣一個概念,形狀這個概念在問題領(lǐng)域是不存在的,它就是一個抽象概念。正是因為抽象的概念在問題 領(lǐng)域沒有對應(yīng)的具體概念,所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠?qū)嵗摹?

          在面向?qū)ο箢I(lǐng)域,抽象類主要用來進(jìn)行類型隱藏。我們可以構(gòu)造出一個固定的一組行 為的抽象描述,但是這組行為卻能夠有任意個可能的具體實現(xiàn)方式。這個抽象描述就是抽象類,而這一組任意個可能的具體實現(xiàn)則表現(xiàn)為所有可能的派生類。模塊可 以操作一個抽象體。由于模塊依賴于一個固定的抽象體,因此它可以是不允許修改的;同時,通過從這個抽象體派生,也可擴(kuò)展此模塊的行為功能。熟悉OCP的讀 者一定知道,為了能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο笤O(shè)計的一個最核心的原則OCP(Open-Closed Principle),抽象類是其中的關(guān)鍵所在。

          二、從語法定義層面看abstract class和interface

          在語法層面,Java語言對于abstract class和interface給出了不同的定義方式,下面以定義一個名為Demo的抽象類為例來說明這種不同。使用abstract class的方式定義Demo抽象類的方式如下:

          ?

          java 代碼
          abstract?class?Demo?{?????
          ???
          abstract?void?method1();?????
          ???
          abstract?void?method2();?????
          ???
          …?????
          ???
          }????

          使用interface的方式定義Demo抽象類的方式如下:

          ?

          java 代碼
          interface?Demo?{?????
          ???
          void?method1();?????
          ???
          void?method2();?????
          ???
          …?????
          ???
          }
          ??

          在abstract class方式中,Demo可以有自己的數(shù)據(jù)成員,也可以有非abstarct的成員方法,而在interface方式的實現(xiàn)中,Demo只能夠有靜態(tài)的 不能被修改的數(shù)據(jù)成員(也就是必須是static final的,不過在interface中一般不定義數(shù)據(jù)成員),所有的成員方法都是abstract的。從某種意義上說,interface是一種特殊 形式的abstract class。

          從編程的角度來看,abstract class和interface都可以用來實現(xiàn)"design by contract"的思想。但是在具體的使用上面還是有一些區(qū)別的。

          首先,abstract class在Java語言中表示的是一種繼承關(guān)系,一個類只能使用一次繼承關(guān)系。但是,一個類卻可以實現(xiàn)多個interface。也許,這是Java語言的設(shè)計者在考慮Java對于多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。

          其次,在abstract class的定義中,我們可以賦予方法的默認(rèn)行為。但是在interface的定義中,方法卻不能擁有默認(rèn)行為,為了繞過這個限制,必須使用委托,但是這會 增加一些復(fù)雜性,有時會造成很大的麻煩。

          在抽象類中不能定義默認(rèn)行為還存在另一個比較嚴(yán)重的問題,那就是可能會造成維護(hù)上的 麻煩。因為如果后來想修改類的界面(一般通過abstract class或者interface來表示)以適應(yīng)新的情況(比如,添加新的方法或者給已用的方法中添加新的參數(shù))時,就會非常的麻煩,可能要花費很多的時 間(對于派生類很多的情況,尤為如此)。但是如果界面是通過abstract class來實現(xiàn)的,那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認(rèn)行為就可以了。

          同樣,如果不能在抽象類中定義默認(rèn)行為,就會導(dǎo)致同樣的方法實現(xiàn)出現(xiàn)在該抽象類 的每一個派生類中,違反了"one rule,one place"原則,造成代碼重復(fù),同樣不利于以后的維護(hù)。因此,在abstract class和interface間進(jìn)行選擇時要非常的小心。

          三、從設(shè)計理念層面看abstract class和interface

          上面主要從語法定義和編程的角度論述了abstract class和interface的區(qū)別,這些層面的區(qū)別是比較低層次的、非本質(zhì)的。本文將從另一個層面:abstract class和interface所反映出的設(shè)計理念,來分析一下二者的區(qū)別。作者認(rèn)為,從這個層面進(jìn)行分析才能理解二者概念的本質(zhì)所在。

          前面已經(jīng)提到過,abstarct class在Java語言中體現(xiàn)了一種繼承關(guān)系,要想使得繼承關(guān)系合理,父類和派生類之間必須存在"is a"關(guān)系,即父類和派生類在概念本質(zhì)上應(yīng)該是相同的。對于interface 來說則不然,并不要求interface的實現(xiàn)者和interface定義在概念本質(zhì)上是一致的,僅僅是實現(xiàn)了interface定義的契約而已。為了使 論述便于理解,下面將通過一個簡單的實例進(jìn)行說明。

          考慮這樣一個例子,假設(shè)在我們的問題領(lǐng)域中有一個關(guān)于Door的抽象概念,該Door具有執(zhí)行兩個動作open和close,此時我們可以通過abstract class或者interface來定義一個表示該抽象概念的類型,定義方式分別如下所示:

          ?

          使用abstract class方式定義Door:

          ?

          java 代碼
          abstract ? class ?Door? {?????
          ???
          abstract ? void ?open();?????
          ???
          abstract ? void ?close();?????
          ???
          }
          ?????

          使用interface方式定義Door:

          ?

          java 代碼
          interface?Door?{?????
          ???
          void?open();?????
          ???
          void?close();?????
          ???
          }
          ?

          其他具體的Door類型可以extends使用abstract class方式定義的Door或者implements使用interface方式定義的Door。看起來好像使用abstract class和interface沒有大的區(qū)別。

          如果現(xiàn)在要求Door還要具有報警的功能。我們該如何設(shè)計針對該例子的類結(jié)構(gòu)呢(在 本例中,主要是為了展示abstract class和interface反映在設(shè)計理念上的區(qū)別,其他方面無關(guān)的問題都做了簡化或者忽略)下面將羅列出可能的解決方案,并從設(shè)計理念層面對這些不 同的方案進(jìn)行分析。

          解決方案一:

          簡單的在Door的定義中增加一個alarm方法,如下:
          java 代碼

          或者
          java 代碼

          interface?Door?{?????
          ???
          void?open();?????
          ???
          void?close();?????
          ???
          void?alarm();?????
          ???
          }

          那么具有報警功能的AlarmDoor的定義方式如下:
          java 代碼

          class?AlarmDoor?extends?Door?{?????
          ???
          void?open()?{?…?}?????
          ???
          void?close()?{?…?}?????
          ???
          void?alarm()?{?…?}?????
          ???
          }
          ?????

          或者

          java 代碼
          class?AlarmDoor?implements?Door?{?????
          ???
          void?open()?{?…?}?????
          ???
          void?close()?{?…?}?????
          ???
          void?alarm()?{?…?}?????
          ???
          }???

          這種方法違反了面向?qū)ο笤O(shè)計中的一個核心原則ISP(Interface Segregation Priciple),在Door的定義中把Door概念本身固有的行為方法和另外一個概念"報警器"的行為方法混在了一起。這樣引起的一個問題是那些僅僅 依賴于Door這個概念的模塊會因為"報警器"這個概念的改變(比如:修改alarm方法的參數(shù))而改變,反之依然。

          解決方案二:

          既然open、close和alarm屬于兩個不同的概念,根據(jù)ISP原則應(yīng)該把它 們分別定義在代表這兩個概念的抽象類中。定義方式有:這兩個概念都使用abstract class方式定義;兩個概念都使用interface方式定義;一個概念使用abstract class方式定義,另一個概念使用interface方式定義。

          顯然,由于Java語言不支持多重繼承,所以兩個概念都使用abstract class方式定義是不可行的。后面兩種方式都是可行的,但是對于它們的選擇卻反映出對于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的反映是否正確、合理。我們一一來分析、說明。

          如果兩個概念都使用interface方式來定義,那么就反映出兩個問題:

          1、我們可能沒有理解清楚問題領(lǐng)域,AlarmDoor在概念本質(zhì)上到底是Door還是報警器?

          2、如果我們對于問題領(lǐng)域的理解沒有問題,比如:我們通過對于問題領(lǐng)域的分析發(fā)現(xiàn) AlarmDoor在概念本質(zhì)上和Door是一致的,那么我們在實現(xiàn)時就沒有能夠正確的揭示我們的設(shè)計意圖,因為在這兩個概念的定義上(均使用 interface方式定義)反映不出上述含義。

          如果我們對于問題領(lǐng)域的理解是:AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door,同 時它有具有報警的功能。我們該如何來設(shè)計、實現(xiàn)來明確的反映出我們的意思呢?前面已經(jīng)說過,abstract class在Java語言中表示一種繼承關(guān)系,而繼承關(guān)系在本質(zhì)上是"is a"關(guān)系。所以對于Door這個概念,我們應(yīng)該使用abstarct class方式來定義。另外,AlarmDoor又具有報警功能,說明它又能夠完成報警概念中定義的行為,所以報警概念可以通過interface方式定 義。如下所示:

          java 代碼
          abstract?class?Door?{?????
          ???
          abstract?void?open();?????
          ???
          abstract?void?close();?????
          ???
          }
          ?????

          java 代碼
          interface?Alarm?{?????
          ???
          void?alarm();?????
          ???
          }
          ?????

          java 代碼
          class?AlarmDoor?extends?Door?implements?Alarm?{?????
          ???
          void?open()?{?…?}?????
          ???
          void?close()?{?…?}?????
          ???
          void?alarm()?{?…?}?????
          ???
          }
          ????

          這種實現(xiàn)方式基本上能夠明確的反映出我們對于問題領(lǐng)域的理解,正確的揭示我們的設(shè)計 意圖。其實abstract class表示的是"is a"關(guān)系,interface表示的是"like a"關(guān)系,大家在選擇時可以作為一個依據(jù),當(dāng)然這是建立在對問題領(lǐng)域的理解上的,比如:如果我們認(rèn)為AlarmDoor在概念本質(zhì)上是報警器,同時又具有 Door的功能,那么上述的定義方式就要反過來了。

          abstract class和interface是Java語言中的兩種定義抽象類的方式,它們之間有很大的相似性。但是對于它們的選擇卻又往往反映出對于問題領(lǐng)域中的概 念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的反映是否正確、合理,因為它們表現(xiàn)了概念間的不同的關(guān)系(雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)需求的功能)。這其實也是語言的一種的慣用法。

          轉(zhuǎn)自:http://fzfx88.javaeye.com/blog/115393

          posted on 2009-06-12 00:36 duansky 閱讀(259) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: Java

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