深度思考JAVA接口与抽象类
深度思考JAVA接口与抽象类
牧师-Panda 发表于1年前
深度思考JAVA接口与抽象类
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摘要: 我想,对于各位使用面向对象编程语言的程序员来说,“接口”这个名词一定不陌生,但是不知各位有没有这样的疑惑:接口有什么用途?它和抽象类有什么区别?能不能用抽象类代替接口呢?而且,作为程序员,一定经常听到“面向接口编程”这个短语,那么它是什么意思?有什么思想内涵?和面向对象编程是什么关系?

面向接口编程和面向对象编程是什么关系?

面向接口编程和面向对象编程并不是平级的,它并不是比面向对象编程更先进的一种独立的编程思想,而是附属于面向对象体系,是面向对象编程体系的思想精髓之一。

接口的本质是什么?

1. 接口是一组规则的集合,它规定了实现本接口的类或接口必须拥有的一组规则。体现了自然界中“如果你是,则必须能”的概念。

例如,在自然界中,人必须要吃饭,即“如果你是人,你必须要吃饭”。那么模拟到计算机程序中,就应该有一个IPerson接口,并且有一个Eat()方法,然后我们规定每一个Person类都需要实现IPerson接口,并实现Eat()方法,这就满足了上述的“如果你是人,则必须要吃饭”的规则。

2. 接口是在一定粒度视图上同类事物的抽象表示。

例如,在我眼里,我是一个人,和一头猪有这本质的区别。但是在一个动物学家的眼中,我和猪应该是同类,因为我们都是动物,他可以认为人和猪都实现了IAnimal这个接口,而他在研究动物行为时,不会把我和猪分开对待,而会从“动物”这个较大的粒度上研究,但他会认为我和一棵树有本质区别。

现在换了一个遗传学家,情况又不同了,因为生物都能遗传,所以在他眼里,我不仅和猪没区别,和一只蚊子、一个细菌、一颗树、一个蘑菇乃至一个SARS病毒都没什么区别,因为他会认为我们都实现了IDescendable这个接口(注:descend vi. 遗传),即我们都是可遗传的东西,他不会分别研究我们,而会将所有生物作为同类进行研究,在他眼里没有人和病毒之分,只有可遗传的物质和不可遗传的物质。但至少,我和一块石头还是有区别的。

可不幸的事情发生了,某日,地球上出现了一位伟大的人,他叫列宁,他在熟读马克思、恩格斯的辩证唯物主义思想巨著后,颇有心得,于是他下了一个著名的定义:所谓物质,就是能被意识所反映的客观实在。至此,我和一块石头、一丝空气、一条成语和传输手机信号的电磁场已经没什么区别了,因为在列宁的眼里,我们都是可以被意识所反映的客观实在。如果列宁是一名程序员,他会这么说:所谓物质,就是所有同时实现了“IReflectabe”和“IEsse”两个接口的类所生成的实例。(注:reflect v. 反映  esse n. 客观实在)

也许你会觉得我上面的例子像在瞎掰,但是,这正是接口得以存在的意义。面向对象思想和核心之一叫做多态性,什么叫多态性?说白了就是在某个粒度视图层面上对同类事物不加区别的对待而统一处理。而之所以敢这样做,就是因为有接口的存在。像那个遗传学家,他明白所有生物都实现了IDescendable接口,那只要是生物,一定有Descend()这个方法,于是他就可以统一研究,而不至于分别研究每一种生物而最终累死。

可能这里还不能给你一个关于接口本质和作用的直观印象。那么在后文的例子和对几个设计模式的解析中,你将会更直观体验到接口的内涵。

抽象类和接口的区分

如果单从具体代码来看,对这两个概念很容易模糊,甚至觉得接口就是多余的,因为单从具体功能来看,除多重继承外(C#,Java中),抽象类似乎完全能取代接口。但是,难道接口的存在是为了实现多重继承?当然不是。我认为,抽象类和接口的区别在于使用动机。使用抽象类是为了代码的复用,而使用接口的动机是为了实现多态性。所以,如果你在为某个地方该使用接口还是抽象类而犹豫不决时,那么可以想想你的动机是什么。

看到有朋友对IPerson这个接口的质疑,我个人的理解是,IPerson这个接口该不该定义,关键看具体应用中是怎么个情况。如果我们的项目中有Women和Man,都继承Person,而且Women和Man绝大多数方法都相同,只有一个方法DoSomethingInWC()不同(例子比较粗俗,各位见谅),那么当然定义一个AbstractPerson抽象类比较合理,因为它可以把其他所有方法都包含进去,子类只定义DoSomethingInWC(),大大减少了重复代码量。

但是,如果我们程序中的Women和Man两个类基本没有共同代码,而且有一个PersonHandle类需要实例化他们,并且不希望知道他们是男是女,而只需把他们当作人看待,并实现多态,那么定义成接口就有必要了。

总而言之,接口与抽象类的区别主要在于使用的动机,而不在于其本身。而一个东西该定义成抽象类还是接口,要根据具体环境的上下文决定。

再者,我认为接口和抽象类的另一个区别在于,抽象类和它的子类之间应该是一般和特殊的关系,而接口仅仅是它的子类应该实现的一组规则。(当然,有时也可能存在一般与特殊的关系,但我们使用接口的目的不在这里)如,交通工具定义成抽象类,汽车、飞机、轮船定义成子类,是可以接受的,因为汽车、飞机、轮船都是一种特殊的交通工具。再譬如Icomparable接口,它只是说,实现这个接口的类必须要可以进行比较,这是一条规则。如果Car这个类实现了Icomparable,只是说,我们的Car中有一个方法可以对两个Car的实例进行比较,可能是比哪辆车更贵,也可能比哪辆车更大,这都无所谓,但我们不能说“汽车是一种特殊的可以比较”,这在文法上都不通。

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牧师-Panda
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