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【选择恐惧症】接口?虚基类?

vimfung
 vimfung
发布于 2016/11/16 10:18
字数 2465
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症前兆

记得有个朋友跟我讨论过这样的一个问题,说到他刚刚学习接口虚基类的相关知识时觉得很迷茫,不知道什么时候该用接口,什么时候该使用虚基类。后来慢慢地发现接口能做的事情,虚基类也能够实现,甚至有更多的特点。再后来就慢慢地放弃了接口,把所有的设计和实现都采用虚基类来替代。不能说我这个朋友这样的处理有错,但是就我个人对接口和虚基类的理解来说,这样的做法是有不妥的地方。

症分析

所谓的接口简单的来说就是个“门口”,而这个"门口"是安装在某个模块或者服务上,其目的就是为了让外面的世界通过这个“门口”可以访问到模块上的功能或服务。由于是跟外部环境做对接,因此给它定义为--接口。而虚基类则更像一间毛胚房,整个架子已经有了(包括门口),想要什么东西就直接往里面放,但是摆放的东西跟整个架子的设计有关,不是所有的东西都能乱摆,就好像原本规划为洗手间的空间,总不能把床摆在里面吧(当然,你乐意也是可以的。)。

症解答

说到这里,其实已经能够感觉到它们的区别是什么了,表面上虚基类感觉更加强大一点,可以像接口那样声明一系列的方法(这里的方法是没有实现体的,在虚基类中我们把这类方法叫“虚方法”),又能定义一些共有的属性;但是,因为虚基类也是一个类型,是必须要继承与它才能够拥有这样的一些特性,所以这就是它的限制和约束。

接口总的来说是比虚基类要更加灵活一点,因为它没有涉及到类的层面,只跟类中方法绑定,不需要指定其类型。也就是说类型实现了接口中所定义的方法,那么,则可以为外部提供这样的功能。说得通俗一点就是门口你可以随便在哪间房子上开。而虚基类则不具有这样的能力。我们用代码来解释一下上面所说的。

//定义接口
interface IAction 
{
    function run();
}

//定义一个Person类
class Person : IAction
{
    function run()
    {
          print("person run...");
    }
}

//定义一个Dog类
class Dog : IAction
{
    function run()
    {
        print("dog run...");
    }
}

上面代码中定义了一个IAction的接口(一般的高级编程语言中都用interface这个词来表示接口,在Objective-C中则使用了Protocol一词来表示接口,其实也挺贴切,因为要调用接口的功能就是要按照其指定的协议来实现,包括传什么样参数,返回什么值),Person和Dog分别实现了IAction接口,可以看到Person和Dog是两个毫无关系的类型。

如果换作是虚基类则无法将这两种类型关联起来,因为实现的类型必须继承该虚基类,但是,有一种变通的做法就是对要关联的类型进行更高层次的抽象,那上面的例子来说,因为Person和Dog都属于动物,因此我们可以把虚基类定义为Animal类型。则有下面的做法:

//定义虚基类Animal
virtual class Animal
{
    //定义虚方法run
    virtual function run() : void;
}

//继承于Animal的Person类
class Person : Animal
{
    function run()
    {
        print("person run...");
    }
}

//继承于Animal的Dog类
class Dog : Animal
{
    function run()
    {
        print("dog run...");
    }
}

通过这样的做法确实是能够达到想要的效果, 但是如果你之前已经设计好了一个虚基类,对于后续需要在设计中加入这种不相关的类型,那么你就需要调整之前设计好的虚基类了,明显要花费额外的时间去做一些重构。

所以,设计时要选择使用接口还是虚基类?我个人觉得虚基类不适合作为提供外部调用。因为他与类型结构绑定,日后如果要进行调整就会影响对外行为。但是它可以作为内部某些业务处理的公共封装,配合类工厂模式屏蔽类型上的差异。例如写一个数据存储服务,它可能是文件存储,也可能是数据库存储,我们可以进行如下定义:

//定义数据存储服务的虚基类
virtual class DataStoreService
{
    //定义保存数据的纯虚方法
    virtual function saveData(data : Object) : void;
}

//定义文件数据存储服务类型
class FileStoreService : DataStoreService
{
    var _file:File;

    function saveData(data : Object) : void
    {
        _file.writeData(data);
        _file.save();
    }
}

//定义数据库存储服务类型
class DatabaseStoreService : DataStoreService
{
    var _db:Database;

    function saveData(data : Object) : void
    {
        _db.insertData(data);
        _db.flush();
    }
}

//定义一个数据存储类工厂
class DataStoreFactory
{

    //定义数据存储方式
    enum DataStoreType
    {
        File,
        Database
    }

    //获取数据存储服务方法
    function getDataStoreService(type : DataStoreType) : DataStoreService
    {
        switch (type)
        {
            case File:
                return new FileStoreService();
            case Database:
                return new DatabaseStoreService();
        }
    }
}

如上述代码所示(上面写的都是伪代码,只用于说明意图),只要使用DataStoreFactory然后根据自己需要的存储类型就能获取到不同的存储服务,而返回的类型是定义的虚基类DataStoreService,这样就能够很好地屏蔽FileStoreService和DatabaseStoreService中的一些设计细节,因为对于调用的人来说这些都可以是透明的。

接口正是我们需要对外提供功能的一个比较好的方案。一来它不跟类型挂钩,二来又能像虚基类中的纯虚函一样可以屏蔽内部实现,对调用者透明不需要他理解里面的实现原理,只管调用和取得结果。第三个就是对于日后内部设计的升级改造时,无需改变接口的定义,只要把内部实现进行调整即可。我们来举个例子,假如之前我们一直使用文件作为主要的存储方式,那么使用接口来实现,可以类似如下代码:

//定义数据存储服务接口
interface IDataStoreService
{
    function saveData(data : Object) : void;
}

//定义文件存储服务,该类型不对外公开
class FileStoreService : IDataStoreService
{
    var _file : File;

    function saveData(data : Object) : void
    {
        _file.writeData(data);
        _file.save();
    }
}

//对外公开的Api类型
class Api 
{
    function getDataStoreSerivce( ) : IDataStoreService
    {
        return new FileStoreService( );
    }
}

值得注意的是,我们在设计时必须是要有一个对外公开的类,否则无法让外部可以访问到内部所提供的接口,上面代码提供公开类就是Api类型。从代码上来看我们的Api类型的getDataStoreService方法只返回了一个IDataStoreService的接口,并不涉及到FileStoreService。所以,当我们在进行改造时,可以直接把文件存储改为数据库存储,也不会对外部调用造成任何影响,如下面代码变更:

//定义数据存储服务接口
interface IDataStoreService
{
    function saveData(data : Object) : void;
}

//定义数据库存储服务类型
class DatabaseStoreService : IDataStoreService
{
    var _db:Database;

    function saveData(data : Object) : void
    {
        _db.insertData(data);
        _db.flush();
    }
}

//对外公开的Api类型
class Api 
{
    function getDataStoreSerivce( ) : IDataStoreService
    {
        return new DatabaseStoreService( );
    }
}

回到最初我朋友的那个问题,其实要使用虚基类还是接口来实现功能,这两者其实是没有任何冲突的,最好是两者结合使用,虚基类作为内部封装的公共元素而存在,可以根据领域的不同划分多个不同的虚基类,而在虚基类中定义的某项功能需要暴露给外界调用时,则可以使用接口来定义,同样根据不同的领域可以划分多个不同的接口。还是根据上面的例子,我们把虚基类接口相结合,形成一个完整的数据存储服务模块:

//定义数据存储服务接口
interface IDataStoreService
{
    function saveData(data : Object) : void;
}

//定义数据存储服务的虚基类
virtual class DataStoreService : IDataStoreService
{
    //实现接口方法
    function saveData(data : Object) : void
    {
        //由于实现接口的类型不允许不实现接口方法,
        //因此这里保留一个空实现方法,等待它的子类重写该方法。
    }
}

//定义文件数据存储服务类型
class FileStoreService : DataStoreService
{
    var _file:File;

    function saveData(data : Object) : void
    {
        _file.writeData(data);
        _file.save();
    }
}

//定义数据库存储服务类型
class DatabaseStoreService : DataStoreService
{
    var _db:Database;

    function saveData(data : Object) : void
    {
        _db.insertData(data);
        _db.flush();
    }
}

//定义一个数据存储类工厂
class DataStoreFactory
{

    //定义数据存储方式
    enum DataStoreType
    {
        File,
        Database
    }

    //获取数据存储服务方法
    function getDataStoreService(type : DataStoreType) : DataStoreService
    {
        switch (type)
        {
            case File:
                return new FileStoreService();
            case Database:
                return new DatabaseStoreService();
        }
    }
}

//对外公开的Api类型
class Api 
{
    function getDataStoreSerivce( ) : IDataStoreService
    {
        return DataStoreFactory.getDataStoreService(DataStoreType.Database);
    }
}

症总结

接口 用于提供给外部调用的入口,根据功能领域的不同来划分不同的接口。其不与类型绑定,只跟类型中的成员方法相关。方便日后内部的升级改造,不影响对外提供的服务。

虚基类 用于内部封装类型的共有特征,由于虚基类不能直接实例化,因此可以起到屏蔽子类实现细节的效果。搭配类工厂来实现不同业务分派给不同的子类来进行处理。

在很多高级语言中两者都有定义(即使没有也可以代码层面去模仿和约定),善用这两种定义能够使自己的设计变得简单,结构变得清晰。

© 著作权归作者所有

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评论(3)

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引用来自“暴走的锅盖面”的评论

我的理解是。类是对对象的抽象,抽象类是对类的抽象,而,接口是对行为或者动作的抽象。不知道理解的对不对
👍对的,其实接口和抽象类有着本质上的区别。虽然是这样,但是在设计方面要用得恰当好处还是比较困难的,因为某些场景上它们之间是可以相互取代。
暴走的锅盖面
我的理解是。类是对对象的抽象,抽象类是对类的抽象,而,接口是对行为或者动作的抽象。不知道理解的对不对
HuKim
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累了就
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