在Java和C#中，abstract class和interface的区别

(源http://hi.baidu.com/dgx_lsyd3/blog/item/8f710ed7ca49badda144dfd0.html)

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解释一：
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 ：

abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类（本文中的抽象类并非从abstract class翻译而来，它 表示的是一个抽象体，而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法，请读者注意区分）定义的，那么什么是抽象类，使用抽象类 能为我们带来什么好处呢？ 

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。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。 

在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。我们可以构造出一个固定的一组行为的抽象描述，但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描 述就是抽象类，而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可以操作一个抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体，因此它可以是不允许修 改的；同时，通过从这个抽象体派生，也可扩展此模块的行为功能。熟悉OCP的读者一定知道，为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open -Closed Principle)，抽象类是其中的关键所在。 


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。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。 


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）。

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解释二：

Interface：接口
Abstract Class：抽象类
Class：类，包括抽象类。
学 Java 的人，或学 OO 编程的人，都是要弄清楚这两个概念的区别。
现将我的观点说一下：

在OO中，Interface 和Abstract Class 是两个不同的概念：

1：Abstract Class类似于 Abstract Data Type(抽象数据类型)，它定义了它所有的subclass(子类)应该有的特性，就是在Abstract Class 中声明方法和变量。如定义一种抽象类型：车。那么在Java中，就要在class或method上加上 abstract。举个例：

public abstract class 车
{
     public int 轮子;
     public abstract void 移动();
}
//这个抽象类就声明了所有的车应有的特征(如轮子)和行为(如移动)。之后你就可以扩展(extend)这个抽象类，只要是车，就可以，还有你可以在子类(subclass)中加入自己的特征，如：

 public class 跑车 extends 车
 {
     public void 移动()
     {
          System.out.println("我在移动");
     }  
     public void 引擎类型()  //属于自己(跑车)的行为
     {
          System.out.println("高级引擎");
     }

     轮子=4;
 }

 public class 自行车 extends 车
 {
      public void 移动()
      {
        System.out.println("我在移动");
      }  
      public void 爆胎()  //属于自己(自行车)的行为
      {
        System.out.println("我走不动了");
      }
      轮子=2;
 }

2：Interface 则用来定义一个协议，所有的方法都可以实现它。一个Interface定义了方法，和最终静态(final static)变量，所有实现这个Interface的都要保证实现的东西与这个Interface 定义的行为一致。使用Interface可以让Object(对象)在一定的规范下沟通。如：

public interface TCP协议
{
     public void 打开端口();
     public void 关闭端口()；
}
这样的话，只要实现这个Interface的都可以使用这两个方法交流。

在 Java平台里，它们主要有3个不同点：
1：一个类(Class)只能继承一个超类(Super class)，但是可以实现多个Interface。
2：在Abstract Class内,你可以有不抽象(Abstract)的方法，即有意义的方法，但Interface不行。
 如：

 public abstract class 车
 {
      public int 轮子;
      public abstract void 移动();
      public String 我是什么()
      {
            return "车子";
      }
 }

3：Interface不属于继承范围。即不可能成为超类(Super Class)

注：文章是根据Sun的FAQ中http://access1.sun.com/FAQSets/newtojavatechfaq.html的Q13
翻译得来。

再有另解：
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C#中，接口其实是一个抽象类，这应该是为了照顾C+++ 开发者吧，如果我们定义这样一个接口： interface IObserver， 它对应的IL其实是这样的：

.class interface public abstract auto ansi IObserver
{
} // end of class IObserver

如果我们这样定义一个抽象类：public abstract class CAbstract，它对应的IL则是这样的：

.class public abstract auto ansi beforefieldinit CAbstract
       extends [mscorlib]System.Object
{
} // end of class CAbstract