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  • 接口和抽象类的区别

    刚刚结束J2se的学习,在J2se中,提到了java的接口和抽象类,他们的功能类似,那么他们有什么区别呢?如何应用呢?我查询了很多资料,整理知识如下,如有错误,欢迎指正。


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

    <span style="font-size:18px;">abstract class Demo{
    abstract void method1();
    abstract void method2();
    …
    }</span>


          使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下:

    <span style="font-size:18px;">interface Demo{
    void method1();
    void method2();
    …
    }</span>

      在abstract class方式中,Demo可以有自己的数据成员,也可以有非 abstract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(因为Java不支持多继承 -- 转注)。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,abstract 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。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。

     
     小结


      1.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。

      2.在abstract class 中可以有自己的数据成员,也可以有非abstarct的成员方法,而在interface中,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。

      3.abstract class和interface所反映出的设计理念不同。其实abstract class表示的是"is-a"关系,interface表示的是"like-a"关系。 

      4.实现抽象类和接口的类必须实现其中的所有方法。抽象类中可以有非抽象方法。接口中则不能有实现方法。

      5.接口中定义的变量默认是public static final 型,且必须给其初值,所以实现类中不能重新定义,也不能改变其值。

      6.抽象类中的变量默认是 friendly 型,其值可以在子类中重新定义,也可以重新赋值。 

      7.接口中的方法默认都是 public,abstract 类型的。


      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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