轉 抽象類和接口聯繫與區別

關鍵字: 抽象類與接口的區別

abstract class和interface是Java語言中對於抽象類定義進行支持的兩種機制，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。

1、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。模塊可 以操做一個抽象體。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。

2、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：

 

java 代碼

1. abstract class Demo ｛    
2.   
3. abstract void method1();    
4.   
5. abstract void method2();    
6.   
7. …    
8.   
9. ｝    

 

 

使用interface的方式定義Demo抽象類的方式以下：

 

java 代碼

1. interface Demo {    
2.   
3. void method1();    
4.   
5. void method2();    
6.   
7. …    
8.   
9. }    

 

 

在abstract class方式中，Demo能夠有本身的數據成員，也能夠有非abstarct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。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。由於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。

3、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。本文將從另外一個層面：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，abstarct 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：

 

java 代碼

 

1. abstract class Door {    
2.   
3. abstract void open();    
4.   
5. abstract void close()；    
6.   
7. }    

使用interface方式定義Door：

 

java 代碼

1. interface Door {    
2.   
3. void open();    
4.   
5. void close();    
6.   
7. }    

 

 

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 同的方案進行分析。

解決方案一：

簡單的在Door的定義中增長一個alarm方法，以下：

 

java 代碼

 

 

或者

 

java 代碼

1. interface Door {    
2.   
3. void open();    
4.   
5. void close();    
6.   
7. void alarm();    
8.   
9. }    

 

 

那麼具備報警功能的AlarmDoor的定義方式以下：

 

java 代碼

1. class AlarmDoor extends Door {    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. }    

 

 

或者

 

java 代碼

1. class AlarmDoor implements Door ｛    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. ｝    

 

 

這種方法違反了面向對象設計中的一個核心原則ISP（Interface Segregation Priciple），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：

 

java 代碼

1. abstract class Door {    
2.   
3. abstract void open();    
4.   
5. abstract void close()；    
6.   
7. }    

 

java 代碼

1. interface Alarm {    
2.   
3. void alarm();    
4.   
5. }    

 

java 代碼

1. class AlarmDoor extends Door implements Alarm {    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. }    

 

 

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。

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。

 總結幾句話來講：

一、抽象類和接口都不能直接實例化，若是要實例化，抽象類變量必須指向實現全部抽象方法的子類對象，接口變量必須指向實現全部接口方法的類對象。

二、抽象類要被子類繼承，接口要被類實現。

三、接口只能作方法申明，抽象類中能夠作方法申明，也能夠作方法實現

四、接口裏定義的變量只能是公共的靜態的常量，抽象類中的變量是普通變量。

五、抽象類裏的抽象方法必須所有被子類所實現，若是子類不能所有實現父類抽象方法，那麼該子類只能是抽象類。一樣，一個實現接口的時候，如不能所有實現接口方法，那麼該類也只能爲抽象類。

六、抽象方法只能申明，不能實現。abstract void abc();不能寫成abstract void abc(){}。

七、抽象類裏能夠沒有抽象方法

八、若是一個類裏有抽象方法，那麼這個類只能是抽象類

九、抽象方法要被實現，因此不能是靜態的，也不能是私有的。

十、接口可繼承接口，並可多繼承接口，但類只能單根繼承。

　　特別是對於公用的實現代碼，抽象類有它的優勢。抽象類可以保證明現的層次關係，避免代碼重複。然而，即便在使用抽 象類的場合，也不要忽視經過接口定義行爲模型的原則。從實踐的角度來看，若是依賴於抽象類來定義行爲，每每致使過於複雜的繼承關係，而經過接口定義行爲能 夠更有效地分離行爲與實現，爲代碼的維護和修改帶來方便。

 

 

 

本文轉載自http://fzfx88.javaeye.com/blog/115393