抽象类和接口之大对比

在Java语言中， abstract class 和interface 是支持抽象类定义的两种机制。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。



理解抽象类


abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类定义的。什么是抽象类呢？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。
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。


在面向对象领域中，抽象类主要是用来进行类型隐藏的。我们可以构造出一个固定的一组行为的描述，但是这些被描述的行为的实现方式是多种多样的，这组抽象描述就是抽象类，而任意一个抽象描述的实现则是它的派生类，派生类不仅可以实现那些描述，也可以扩展其功能（OCP）。



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（非抽象方法）。但是在interface的定义中，方法却不能拥有默认行为（非抽象方法），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。


从设计理念层面看 abstract class 和 interface

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"isa"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abstractclass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abstractclass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abstractclass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abstractclass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 （InterfaceSegregationPriciple），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。

意思就是说Door这个类本身并不一定具有报警功能，只不过在这里需要报警功能。那么在以后其他的类来继承这个Door类的时候就自动有了报警功能，这是不科学的。
而接口就可以。

评论

1 楼 kanokano 2007-10-26  

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