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抽象类与接口的区别

听风看月
 听风看月
发布于 2017/04/15 15:33
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    abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义进行支持的两种机制,正是由于这两种机制的存在,才赋予了Java强大的面向对象能力。 abstract class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性,甚至可以相互替换,因此很多开发者在进行抽象类定义时对于 abstract class和interface的选择显得比较随意。

    其实,两者之间还是有很大的区别的,对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。本文将对它们之间的区别进行一番剖析,试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。

一、理解抽象类

        abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类(本文中的抽象类并非从abstract class翻译而来,它表示的是一个抽象体,而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法,请读者注意区分)定义的,那么什么是抽象类,使用抽象类能为我们带来什么好处呢?

在面向对象的概念中,我们知道所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来却不是 这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的,如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类。抽象类往往用来表征我们在对问题领 域进行分析、设计中得出的抽象概念,是对一系列看上去不同,但是本质上相同的具体概念的抽象。

比如:如果我们进行一个图形编辑软件的开发,就会发现问题领域存在着圆、三角形 这样一些具体概念,它们是不同的,但是它们又都属于形状这样一个概念,形状这个概念在问题领域是不存在的,它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念在问题 领域没有对应的具体概念,所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。

在面向对象领域,抽象类主要用来进行类型隐藏。我们可以构造出一个固定的一组行 为的抽象描述,但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类,而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可 以操作一个抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体,因此它可以是不允许修改的;同时,通过从这个抽象体派生,也可扩展此模块的行为功能。熟悉OCP的读 者一定知道,为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle),抽象类是其中的关键所在。

二、从语法定义层面看abstract class和interface

在语法层面,Java语言对于abstract class和interface给出了不同的定义方式,下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下:

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

使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下:

interface Demo {    
  
void method1();    
  
void method2();    
  
…    
  
}    

    在abstract class方式中,Demo可以有自己的数据成员,也可以有非abstarct的成员方法,而在interface方式的实现中,Demo只能够有静态的 不能被修改的数据成员(也就是必须是static final的,不过在interface中一般不定义数据成员),所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说,interface是一种特殊 形式的abstract class。

从编程的角度来看,abstract class和interface都可以用来实现"design by contract"的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。

首先,abstract class在Java语言中表示的是一种继承关系,一个类只能使用一次继承关系。但是,一个类却可以实现多个interface。也许,这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。

其次,在abstract class的定义中,我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中,方法却不能拥有默认行为,为了绕过这个限制,必须使用委托,但是这会 增加一些复杂性,有时会造成很大的麻烦。

在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题,那就是可能会造成维护上的 麻烦。因为如果后来想修改类的界面(一般通过abstract class或者interface来表示)以适应新的情况(比如,添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数)时,就会非常的麻烦,可能要花费很多的时 间(对于派生类很多的情况,尤为如此)。但是如果界面是通过abstract class来实现的,那么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。

同样,如果不能在抽象类中定义默认行为,就会导致同样的方法实现出现在该抽象类 的每一个派生类中,违反了"one rule,one place"原则,造成代码重复,同样不利于以后的维护。因此,在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。

三、从设计理念层面看abstract class和interface

上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区别,这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本文将从另一个层面:abstract class和interface所反映出的设计理念,来分析一下二者的区别。作者认为,从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。

前面已经提到过,abstarct class在Java语言中体现了一种继承关系,要想使得继承关系合理,父类和派生类之间必须存在"is a"关系,即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。对于interface 来说则不然,并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的,仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使 论述便于理解,下面将通过一个简单的实例进行说明。

考虑这样一个例子,假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念,该Door具有执行两个动作open和close,此时我们可以通过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型,定义方式分别如下所示:

总结几句话来说:

1、抽象类和接口都不能直接实例化,如果要实例化,抽象类变量必须指向实现所有抽象方法的子类对象,接口变量必须指向实现所有接口方法的类对象。

2、抽象类要被子类继承,接口要被类实现。

3、接口只能做方法申明,抽象类中可以做方法申明,也可以做方法实现

4、接口里定义的变量只能是公共的静态的常量,抽象类中的变量是普通变量。

5、抽象类里的抽象方法必须全部被子类所实现,如果子类不能全部实现父类抽象方法,那么该子类只能是抽象类。同样,一个实现接口的时候,如不能全部实现接口方法,那么该类也只能为抽象类。

6、抽象方法只能申明,不能实现。abstract void abc();不能写成abstract void abc(){}。

7、抽象类里可以没有抽象方法

8、如果一个类里有抽象方法,那么这个类只能是抽象类

9、抽象方法要被实现,所以不能是静态的,也不能是私有的。

10、接口可继承接口,并可多继承接口,但类只能单根继承。

  特别是对于公用的实现代码,抽象类有它的优点。抽象类能够保证实现的层次关系,避免代码重复。然而,即使在使用抽 象类的场合,也不要忽视通过接口定义行为模型的原则。从实践的角度来看,如果依赖于抽象类来定义行为,往往导致过于复杂的继承关系,而通过接口定义行为能 够更有效地分离行为与实现,为代码的维护和修改带来方便。

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