詳細解析Java中抽象類和接口的區別(轉)

轉自：http://dev.yesky.com/436/7581936.shtml

在Java語言中， abstract class 和interface 是支持抽象類定義的兩種機制。正是因爲這兩種機制的存在，才賦予了Java強大的 面向對象能力。abstract class和interface之間在對於抽象類定義的支持方面具備很大的類似性，甚至能夠相互替換，所以不少開發者在進 行抽象類定義時對於abstract class和interface的選擇顯得比較隨意。其實，二者之間仍是有很大的區別的，對於它們的選擇甚至反映出對 於問題領域本質的理解、對於設計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的區別進行一番剖析，試圖給開發者提供一個在兩者之間進行選擇的依據。 

　　理解抽象類

　　abstract class和interface在Java語言中都是用來進行抽象類（本文 中的抽象類並不是從abstract class翻譯而來，它表示的是一個抽象體，而abstract class爲Java語言中用於定義抽象類的一種方法， 請讀者注意區分）定義的，那麼什麼是抽象類，使用抽象類能爲咱們帶來什麼好處呢？

　　在 面向對象的概念中，咱們知道全部的對象都是經過類來描繪的，可是反過來卻不是這樣。並非 全部的類都是用來描繪對象的，若是一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象，這樣的類就是抽象類。抽象類每每用來表徵咱們在對問題領域進行分析、 設計中得出的抽象概念，是對一系列看上去不一樣，可是本質上相同的具體概念的抽象。好比：若是咱們進行一個圖形編輯軟件的開發，就會發現問題領域存在着圓、 三角形這樣一些具體概念，它們是不一樣的，可是它們又都屬於形狀這樣一個概念，形狀這個概念在問題領域是不存在的，它就是一個抽象概念。正是由於抽象的概念 在問題領域沒有對應的具體概念，因此用以表徵抽象概念的抽象類是不可以實例化的。

　　在面向對象領域，抽象類主要用來進行類型隱藏。 咱們能夠構造出一個固定的一組行爲的抽象描 述，可是這組行爲卻可以有任意個可能的具體實現方式。這個抽象描述就是抽象類，而這一組任意個可能的具體實現則表現爲全部可能的派生類。模塊能夠操做一個 抽象體。因爲模塊依賴於一個固定的抽象體，所以它能夠是不容許修改的；同時，經過從這個抽象體派生，也可擴展此模塊的行爲功能。熟悉OCP的讀者必定知 道，爲了可以實現面向對象設計的一個最核心的原則OCP(Open-Closed Principle)，抽象類是其中的關鍵所在。

　　從語法定義層面看abstract class 和 interface

　　在語法層面，Java語言對於abstract class和interface給出了不一樣的定義方式，下面以定義一個名爲Demo的抽象類爲例來講明這種不一樣。

　　使用abstract class的方式定義Demo抽象類的方式以下：

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

　　使用interface的方式定義Demo抽象類的方式以下：

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

　　在abstract class方式中，Demo能夠有本身的數據成員，也能夠有非 abstract的成員方法，而在interface方式的實現中，Demo只可以有靜態的不能被修改的數據成員（也就是必須是static final 的，不過在interface中通常不定義數據成員），全部的成員方法都是abstract的。從某種意義上說，interface是一種特殊形式的 abstract class。

　　從編程的角度來看，abstract class和interface均可以用來實現 "design by contract" 的思想。可是在具體的使用上面仍是有一些區別的。

　　首先，abstract class 在 Java 語言中表示的是一種繼承關係，一個類只能使用一次繼承關係(由於Java不支持多繼承 -- 轉註)。可是，一個類卻能夠實現多個interface。也許，這是Java語言的設計者在考慮Java對於多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。

　　其次，在abstract class的定義中，咱們能夠賦予方法的默認行爲。可是在interface的定義中，方法卻不能擁有默認行爲，爲了繞過這個限制，必須使用委託，可是這會增長一些複雜性，有時會形成很大的麻煩。

　　在 抽象類中不能定義默認行爲還存在另外一個比較嚴重的問題，那就是可能會形成維護上的麻煩。因 爲若是後來想修改類的界面（通常經過 abstract class 或者interface來表示）以適應新的狀況（好比，添加新的方法或者給已用的方法中添 加新的參數）時，就會很是的麻煩，可能要花費不少的時間（對於派生類不少的狀況，尤其如此）。可是若是界面是經過abstract class來實現的，那 麼可能就只須要修改定義在abstract class中的默認行爲就能夠了。

　　一樣，若是不能在抽象類中定義默認行爲，就會致使一樣的方法實現出如今該抽象類的每個派生類中，違反了 "one rule，one place" 原則，形成代碼重複，一樣不利於之後的維護。所以，在abstract class和interface間進行選擇時要很是的當心。

　　從設計理念層面看 abstract class 和 interface

　　上面主要從語法定義和編程的角度論述了abstract class和interface的區 別，這些層面的區別是比較低層次的、非本質的。本小節將從另外一個層面：abstract class和interface所反映出的設計理念，來分析一下兩者的區別。做者認爲，從這個層面進行分析才能理解兩者概念的本質所在。

　　前面已經提到過，abstract class在Java語言中體現了一種繼承關係，要想使得 繼承關係合理，父類和派生類之間必須存在"is-a"關係，即父類和派生類在概念本質上應該是相同的。對於interface來講則否則，並不要求interface的實現者和interface定義在概念本質上是一致的， 僅僅是實現了interface定義的契約而已。爲了使論述便於理解，下面將經過一個簡單的實例進行說明。

　　考慮這樣一個例子，假設在咱們的問題領域中有一個關於Door的抽象概念，該Door具備執行兩個動做open和close，此時咱們能夠經過abstract class或者interface來定義一個表示該抽象概念的類型，定義方式分別以下所示：

　　使用abstract class方式定義Door：

abstract class Door{ abstract void open(); abstract void close()； }

　　使用interface方式定義Door：

interface Door{ void open(); void close(); }

　　其餘具體的Door類型能夠extends使用abstract class方式定義的Door或者implements使用interface方式定義的Door。看起來好像使用abstract class和interface沒有大的區別。

　　若是如今要求Door還要具備報警的功能。咱們該如何設計針對該例子的類結構呢（在本例中， 主要是爲了展現 abstract class 和interface 反映在設計理念上的區別，其餘方面無關的問題都作了簡化或者忽略）？下面將羅列出可能的解 決方案，並從設計理念層面對這些不一樣的方案進行分析。

　　解決方案一：

　　簡單的在Door的定義中增長一個alarm方法，以下：

abstract class Door{ abstract void open(); abstract void close()； abstract void alarm(); }

　　或者

interface Door{ void open(); void close(); void alarm(); }

　　那麼具備報警功能的AlarmDoor的定義方式以下：

class AlarmDoor extends Door{ void open(){…} void close(){…} void alarm(){…} }

　　或者

class AlarmDoor implements Door｛ void open(){…} void close(){…} void alarm(){…} ｝

　　這種方法違反了面向對象設計中的一個核心原則 ISP (Interface Segregation Principle)，在Door的定義中把Door概念自己固有的行爲方法和另一個概念"報警器"的行爲方 法混在了一塊兒。這樣引發的一個問題是那些僅僅依賴於Door這個概念的模塊會由於"報警器"這個概念的改變（好比：修改alarm方法的參數）而改變，反 之依然。

　　解決方案二：

　　既然open、close和alarm屬於兩個不一樣的概念，根據ISP原則應該把它們分別定 義在表明這兩個概念的抽象類中。定義方式有：這兩個概念都使用 abstract class 方式定義；兩個概念都使用interface方式定義；一個概念 使用 abstract class 方式定義，另外一個概念使用interface方式定義。

　　顯然，因爲Java語言不支持多重繼承，因此兩個概念都使用abstract class方式定義是不可行的。後面兩種方式都是可行的，可是對於它們的選擇卻反映出對於問題領域中的概念本質的理解、對於設計意圖的反映是否正確、合理。咱們一一來分析、說明。

　　若是兩個概念都使用interface方式來定義，那麼就反映出兩個問題：一、咱們可能沒有 理解清楚問題領域，AlarmDoor在概念本質上究竟是Door仍是報警器？二、若是咱們對於問題領域的理解沒有問題，好比：咱們經過對於問題領域的分 析發現AlarmDoor在概念本質上和Door是一致的，那麼咱們在實現時就沒有可以正確的揭示咱們的設計意圖，由於在這兩個概念的定義上（均使用 interface方式定義）反映不出上述含義。

　　若是咱們對於問題領域的理解是：AlarmDoor在概念本質上是Door，同時它有具備報 警的功能。咱們該如何來設計、實現來明確的反映出咱們的意思呢？前面已經說過，abstract class在Java語言中表示一種繼承關係，而繼承關係 在本質上是"is-a"關係。因此對於Door這個概念，咱們應該使用abstarct class方式來定義。另外，AlarmDoor又具備報警功能，說 明它又可以完成報警概念中定義的行爲，因此報警概念能夠經過interface方式定義。以下所示：

abstract class Door{ abstract void open(); abstract void close()； } interface Alarm{ void alarm(); } class Alarm Door extends Door implements Alarm{ void open(){…} void close(){…} void alarm(){…} }

　　這種實現方式基本上可以明確的反映出咱們對於問題領域的理解，正確的揭示咱們的設計意圖。其 實abstract class表示的是"is-a"關係，interface表示的是"like-a"關係，你們在選擇時能夠做爲一個依據，固然這是創建在對問題領域的理解上的，好比：若是咱們認爲AlarmDoor在概念本質上是報警器，同時又具備Door的功能，那麼上述的定義方式就要反過來了。

　　小結

　　1.abstract class 在 Java 語言中表示的是一種繼承關係，一個類只能使用一次繼承關係。可是，一個類卻能夠實現多個interface。

　　2.在abstract class 中能夠有本身的數據成員，也能夠有非abstarct的成員方法，而在interface中，只可以有靜態的不能被修改的數據成員（也就是必須是static final的，不過在 interface中通常不定義數據成員），全部的成員方法都是abstract的。

　　3.abstract class和interface所反映出的設計理念不一樣。其實abstract class表示的是"is-a"關係，interface表示的是"like-a"關係。 

　　4.實現抽象類和接口的類必須實現其中的全部方法。抽象類中能夠有非抽象方法。接口中則不能有實現方法。

　　5.接口中定義的變量默認是public static final 型，且必須給其初值，因此實現類中不能從新定義，也不能改變其值。

　　6.抽象類中的變量默認是 friendly 型，其值能夠在子類中從新定義，也能夠從新賦值。 

　　7.接口中的方法默認都是 public,abstract 類型的。

　　結論　　abstract class 和 interface 是 Java語言中的兩種定義抽象類的方式，它們之間有很大的類似性。可是對於它們的選擇卻又每每反映出對於問題領域中的概 念本質的理解、對於設計意圖的反映是否正確、合理，由於它們表現了概念間的不一樣的關係（雖然都可以實現需求的功能）。這其實也是語言的一種的慣用法，但願讀者朋友可以細細體會。