`

深入java的接口类

阅读更多
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。

  理解抽象类

  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。

  下面从三个方面进行比较:

  一、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。

  二、从编程层面看abstract class和interface

  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。本小节将从另一个层面: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(参考文献〔3〕中有关于"is a"关系的大篇幅深入的论述,有兴趣的读者可以参考)。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:

  使用abstract class方式定义Door:
 abstract class Door { 

  abstract void open(); 

  abstract void close(); 

  } 



   使用interface方式定义Door:
 interface Door { 

  void open(); 

  void close(); 

  } 

 
  其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract class和interface没有大的区别。

  如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢(在本例中,主要是为了展示abstract class和interface反映在设计理念上的区别,其他方面无关的问题都做了简化或者忽略)?下面将罗列出可能的解决方案,并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。

  解决方案一:

  简单的在Door的定义中增加一个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(); 

  } 

  那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下:

  
class AlarmDoor extends Door { 

  void open() { … } 

  void close() { … } 

  void alarm() { … } 

  } 

  或者

 
 class AlarmDoor implements Door { 

  void open() { … } 

  void close() { … } 

  void alarm() { … } 

  } 

 
 这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP(Interface Segregation Priciple),在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念"报警器"的行为方法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会因为"报警器"这个概念的改变(比如:修改alarm方法的参数)而改变,反之依然。

  解决方案二:

  既然open、close和alarm属于两个不同的概念,根据ISP原则应该把它们分别定义在代表这两个概念的抽象类中。定义方式有:这两个概念都使用abstract class方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念使用abstract class方式定义,另一个概念使用interface方式定义。

  显然,由于Java语言不支持多重继承,所以两个概念都使用abstract class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的,但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。我们一一来分析、说明。

  如果两个概念都使用interface方式来定义,那么就反映出两个问题:1、我们可能没有理解清楚问题领域,AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器?2、如果我们对于问题领域的理解没有问题,比如:我们通过对于问题领域的分析发现AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的,那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图,因为在这两个概念的定义上(均使用interface方式定义)反映不出上述含义。

  如果我们对于问题领域的理解是:AlarmDoor在概念本质上是Door,同时它有具有报警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢?前面已经说过,abstract class在Java语言中表示一种继承关系,而继承关系在本质上是"is a"关系。所以对于Door这个概念,我们应该使用abstarct class方式来定义。另外,AlarmDoor又具有报警功能,说明它又能够完成报警概念中定义的行为,所以报警概念可以通过interface方式定义。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() { … } 

  } 

  
这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解,正确的揭示我们的设计意图。其实abstract class表示的是"is a"关系,interface表示的是"like a"关系,大家在选择时可以作为一个依据,当然这是建立在对问题领域的理解上的,比如:如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器,同时又具有Door的功能,那么上述的定义方式就要反过来了。

  结论

  abstract class和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式,它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理,因为它们表现了概念间的不同的关系(虽然都能够实现需求的功能)。
文章转自:http://www.enet.com.cn/article/2007/1126/A20071126923475.shtml

很好的blog。
分享到:
评论

相关推荐

    Java基础--接口类

    Java接口类是定义行为规范的工具,它促进了代码的灵活性、可维护性和多态性。通过实现接口,类可以具备多种行为,并且能够在不修改原有代码的基础上扩展功能。接口的默认方法和静态方法进一步增强了其功能,使得接口...

    java 接口练习作业

    首先,让我们深入了解Java接口的基本概念。接口是完全抽象的类,不能包含实例变量,但可以声明常量。它由一系列无实现的方法组成,这些方法默认为public abstract类型。接口通过关键字`interface`来声明,例如: ``...

    深入java虚拟机.pdf

    深入 Java 虚拟机.pdf Java 虚拟机(Java Virtual Machine,JVM)是 Java 语言的 runtime 环境,是 Java 程序执行的核心组件。它提供了一个平台无关的环境,允许 Java 程序在不同的操作系统和硬件平台上运行。 一...

    DELPHI 7 调用 JAVA 接口

    本文将深入探讨如何在Delphi 7中调用Java接口,实现两者之间的数据传递和结果返回。 首先,理解Delphi 7调用Java接口的基础原理。这种通信通常依赖于Java的本地接口(JNI,Java Native Interface),它允许Java代码...

    Java 接口和抽象类区别

    Java接口和抽象类是两种重要的面向对象编程概念,它们在软件设计中扮演着关键角色,主要用来实现多态性和代码的可扩展性。虽然两者都用于定义类的行为,但它们之间存在着显著的区别。 首先,接口是一种完全抽象的...

    C++调用Java接口

    本教程将详细探讨如何使用C++通过JNI(Java Native Interface)来调用Java接口。JNI是Java平台标准的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。下面,我们将深入讲解这个过程,并结合实际例子“CInvokJava...

    Java语言的接口与抽象类

    4. 多继承:Java接口支持多继承,一个接口可以继承多个父接口,实现接口的组合和扩展。 5. 实现:实现接口的类必须实现接口中声明的所有方法,否则这个类也必须被声明为抽象类。 其次,抽象类(Abstract Class)是...

    Java接口和Java抽象类

    本文将深入探讨Java接口与抽象类的概念及其应用场景,并通过实例帮助读者理解它们各自的优势及适用场合。 #### 二、Java接口 Java接口是一种完全抽象的类,它只包含常量和抽象方法的声明,不允许有具体的实现代码...

    java接口与实现接口的类实验报告.pdf

    实验的目的在于让学生深入理解Java接口的概念,以及如何通过实现接口来扩展类的功能。通过使用`java.lang`包中的基础类库(如Object的super()方法)和`java.util`包中的工具类库(如Comparator和Arrays),学生可以...

    学习Java接口的例题

    总结一下,Java接口的主要知识点包括: 1. 接口的定义:包含常量和抽象方法,无实例化能力。 2. 实现接口:类使用`implements`关键字实现接口,并提供接口中所有方法的实现。 3. 默认方法:自Java 8起,接口可以...

    深入Java虚拟机(原书第2版).pdf【附光盘内容】

    《深入Java虚拟机(原书第2版)》,原书名《Inside the Java Virtual Machine,Second Edition》,作者:【美】Bill Venners,翻译:曹晓钢、蒋靖,出版社:机械工业出版社,ISBN:7111128052,出版日期:2003 年 9 ...

    java 接口介绍

    ### Java接口深度解析 #### 引言:Java接口的核心价值 在Java编程世界里,接口(Interface)扮演着举足轻重的角色,它是语言中实现多态性的重要工具,为程序设计提供了高度的灵活性和扩展性。理解并熟练掌握接口的...

    JAVA 教学 PPt(接口,类和对象尤其详尽)

    【JAVA 教学 PPt(接口,类和对象尤其详尽)】 在Java编程语言中,接口、类和对象是核心概念,对于理解和构建复杂的软件系统至关重要。让我们深入探讨这些主题。 1. 接口(Interface): Java中的接口是一种完全...

    java接口的不同使用

    本文将深入探讨Java接口的使用方法,帮助你理解其核心特性、作用以及如何在实际编程中灵活运用。 1. **接口的定义与特点** - 接口中所有的方法默认都是抽象的(abstract)和公开的(public),不需要声明这两个...

    java webService接口开发案例

    - 定义服务接口:首先,你需要定义一个Java接口,这个接口包含了Web服务的方法。 - 实现接口:接着,创建一个类实现该接口,实现具体业务逻辑。 - 注解接口和实现类:使用`@WebService`注解标记接口,`@...

    java抽象类与接口区别

    本文将深入探讨Java抽象类与接口的区别,帮助初学者更深刻地理解这两个概念。 #### 二、理解抽象类与接口的基本概念 ##### 抽象类 - **定义**:抽象类是一种特殊的类,它不能被实例化。抽象类通常包含一个或多个...

    protobuf java 接口 demo

    标题中的“protobuf java 接口 demo”指的是使用Google的...通过分析这些文件,你可以更深入地理解protobuf在Java接口中的实际应用。学习和掌握protobuf不仅可以提高你的编程效率,还能使你的应用程序更加健壮和高效。

    java接口的妙用.txt

    描述与标签:深入探讨Java接口在编程中的应用与优势。 在Java编程语言中,接口(Interface)是一个重要的概念,它为面向对象编程提供了额外的抽象层次,允许开发者定义行为规范而无需关心实现细节。本文将详细解析...

    深入Java虚拟机

    深入Java虚拟机不仅有助于理解代码如何在JVM上运行,还能帮助我们优化程序性能,减少内存泄漏,提高并发能力,甚至编写更高效、安全的Java代码。通过对JVM的深入学习,开发者可以解决实际开发中的各种问题,提升自己...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics