從設(shè)計(jì)理念層面看abstract class和interface

上面主要從語(yǔ)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。本小節(jié)將從另一個(gè)層面：abstract class和interface所反映出的設(shè)計(jì)理念，來(lái)分析一下二者的區(qū)別。作者認(rèn)為，從這個(gè)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(guò)，abstarct class在Java語(yǔ)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（參考文獻(xiàn)〔3〕中有關(guān)于"is a"關(guān)系的大篇幅深入的論述，有興趣的讀者可以參考）。對(duì)于interface 來(lái)說(shuō)則不然，并不要求interface的實(shí)現(xiàn)者和interface定義在概念本質(zhì)上是一致的，僅僅是實(shí)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(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

考慮這樣一個(gè)例子，假設(shè)在我們的問(wèn)題領(lǐng)域中有一個(gè)關(guān)于Door的抽象概念，該Door具有執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作open和close，此時(shí)我們可以通過(guò)abstract class或者interface來(lái)定義一個(gè)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：

abstract class Door {
abstract void open();
abstract void close()；
}


使用interface方式定義Door：


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(lái)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(bào)警的功能。我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)針對(duì)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(jì)理念上的區(qū)別，其他方面無(wú)關(guān)的問(wèn)題都做了簡(jiǎn)化或者忽略）？下面將羅列出可能的解決方案，并從設(shè)計(jì)理念層面對(duì)這些不同的方案進(jìn)行分析。

解決方案一：

簡(jiǎn)單的在Door的定義中增加一個(gè)alarm方法，如下：

abstract class Door {
abstract void open();
abstract void close()；
abstract void alarm();
}


或者

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


那么具有報(bào)警功能的AlarmDoor的定義方式如下：

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


或者

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(jì)中的一個(gè)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(gè)概念"報(bào)警器"的行為方法混在了一起。這樣引起的一個(gè)問(wèn)題是那些僅僅依賴于Door這個(gè)概念的模塊會(huì)因?yàn)?報(bào)警器"這個(gè)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(gè)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(gè)概念的抽象類中。定義方式有：這兩個(gè)概念都使用abstract class方式定義；兩個(gè)概念都使用interface方式定義；一個(gè)概念使用abstract class方式定義，另一個(gè)概念使用interface方式定義。

顯然，由于Java語(yǔ)言不支持多重繼承，所以兩個(gè)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(duì)于它們的選擇卻反映出對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確、合理。我們一一來(lái)分析、說(shuō)明。

如果兩個(gè)概念都使用interface方式來(lái)定義，那么就反映出兩個(gè)問(wèn)題：1、我們可能沒有理解清楚問(wèn)題領(lǐng)域，AlarmDoor在概念本質(zhì)上到底是Door還是報(bào)警器？2、如果我們對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的理解沒有問(wèn)題，比如：我們通過(guò)對(duì)于問(wèn)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?cè)趯?shí)現(xiàn)時(shí)就沒有能夠正確的揭示我們的設(shè)計(jì)意圖，因?yàn)樵谶@兩個(gè)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(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的理解是：AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door，同時(shí)它有具有報(bào)警的功能。我們?cè)撊绾蝸?lái)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)來(lái)明確的反映出我們的意思呢？前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，abstract class在Java語(yǔ)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(duì)于Door這個(gè)概念，我們應(yīng)該使用abstarct class方式來(lái)定義。另外，AlarmDoor又具有報(bào)警功能，說(shuō)明它又能夠完成報(bào)警概念中定義的行為，所以報(bào)警概念可以通過(guò)interface方式定義。如下所示：

abstract class Door {
abstract void open();
abstract void close()；
}
interface Alarm {
void alarm();
}
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
void open() { … }
void close() { … }
void alarm() { … }
}


這種實(shí)現(xiàn)方式基本上能夠明確的反映出我們對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的理解，正確的揭示我們的設(shè)計(jì)意圖。其實(shí)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(shí)可以作為一個(gè)依據(jù)，當(dāng)然這是建立在對(duì)問(wèn)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(bào)警器，同時(shí)又具有Door的功能，那么上述的定義方式就要反過(guò)來(lái)了。

轉(zhuǎn)載人員-Nicholas