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  • 接口和抽象类

    接口interface的作用

    接口是对于行为的抽象,在小项目、小设计中接口带来的好处可能不会特别明显,但是项目一旦庞大起来,接口的优势就很明显会体现出来了:

    1、对于一个庞大的项目,从设计的角度来说,接口的存在可以帮助理清楚业务,利用接口不仅可以告诉开发人员需要实现哪些业务,而且也将命名规范限制住了,从而防止开发人员随便命名导致项目组别的开发者无法看明白:

     
    public interface StudentOperate
    {
        void addStudent(String name, int age, String phone);
        boolean deleteStudent(int id);
        void qureyStudent();
        boolean updateStudent(int id, String name, int age, String phone);
    }
     

    这么定义接口,意味着这个接口必须按照这个规范来,接口干什么用的,接口里面有哪些功能,事先已经理清楚业务,只是没有实现罢了。不管是项目内调用,还是分布式系统的分层调用,都按照指定的接口名、接口请求、接口响应来,相当于是定了一个规范。

    2、弥补了Java类单继承的不足,这个很好理解,类的多实现:

     
    public class MultiClass<E> implements Cloneable, Serializable, Iterator<E>
    {
        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
        public boolean hasNext()
        {
            return false;
        }
    
        public E next()
        {
            return null;
        }
    
        public void remove()
        {
            
        }
    }
     

    同样,接口也可以多继承:

    public interface MultiInterface<E> extends Cloneable, Serializable, Iterator<E>
    {
        
    }

    这样,实现类就是所有父接口的子类。

    3、降低代码的耦合性。由于Java多态的特性,接口的引用是可以接受子类对象的,用实现的子类实例化声明的接口后,就可以通过接口调用子类重写的方法。也就是说调用接口的地方,和实现接口的地方是无关的,增加或者删除了接口,都不需要去改动调用接口的地方,这就大大缩减了代码量、增加了代码的扩展性、灵活性,比如没有接口的时候我们是这么写的:

     
    public class ClassA
    {
        public void print()
        {
            
        }
    
     
     
    public class ClassB
    {
        public void print()
        {
            
        }
    }
     
     
    public class Invoke
    {
        public void print(ClassA ca)
        {
            ca.print();
        }
        
        public void print(ClassB cb)
        {
            cb.print();
        }
    }
     

    这在类多了之后是非常麻烦的,invoke类将重载更多的print方法,但是用接口就方便多了:

    public interface Print
    {
        void print();
    }
     
    public class ClassA implements Print
    {
        public void print()
        {
            
        }
    }
     
     
    public class ClassB implements Print
    {
        public void print()
        {
            
        }
    }
     
     
    public class Invoke
    {
        public void print(Print p)
        {
            p.print();
        }
    }
     

    这样就方便多了,不管Print的子类如何增加,调用的地方Invoke的print方法都不需要作任何的改动,这就是解耦,这也就是接口的作用。当然,有人可能会说,继承一个普通类或者继承一个抽象类也有这种功能嘛,对的,但是:

    (1)继承的关系太死了,并不灵活

    (2)类可以实现多个接口,但却只能继承一个类

    (3)接口属于一种完全的抽象,不管是继承普通类还是继承抽象类都达不到这种特性

    接口和抽象类的区别

    1、接口和抽象类的概念是不一样的。接口是对动作的抽象,表示的是这个对象能做什么,比如人可以吃东西、狗也可以吃东西,只要有相同的行为;抽象类是对根源的抽象,表示的是这个对象是什么,比如男人是人、女人也是人

    2、可以实现多个接口,只能继承一个抽象类

    3、接口中只能定义抽象方法,抽象类中可以有普通方法

    4、接口中只能有静态的不能被改变的数据成员,抽象类可以有普通的数据成员

    以上是从语法和编程的角度来看接口和抽象类的区别的,下面从设计理念的角度来分析一下二者个区别。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来定义一个表示抽象概念的类型,定义方式分别为:

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

    具体的Door类型可以继承abstract class或者实现interface。这样看起来好像使用abstract class和interface没有大区别。但是如果现在要求Door还要具有报警的功能,该如何设计呢?

    下面罗列可能的解决方案,并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。

    方案一

    简单地在Door的定义中增加一个alarm方法:

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

    不得不说这是一种糟糕的方案,因为这种方案违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP,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"这个概念的改变而改变(比如修改alarm方法的参数),反之亦然。

    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:

    1、这两个概念都用abstract class定义

    2、这两个概念都用interface定义

    3、一个概念用abstract class定义、一个概念用interface定义

    显然,由于Java不支持多重继承,所以两个概念都用abstract class方式定义是不可行的。可能有人会说哦,让门的抽象方法A继承报警的抽象方法B,类再继承抽象方法A不就好了。问题是如果我有另外一个门,有防水功能怎么办?抽象方法A还能继承报警的抽象方法D吗?所以一开头就说了,继承的方式太死了,是什么就是什么。接口就不同了,由于类可以实现多个接口,所以可以任意组合。

    讲完了第一种方式,再讲后面两种方式。后面两种方式都是可行的,但对于它们的选择却反映出对于问题领域的概念本质的理解、对于设计意图的反应是否正确、合理。

    如果两个概念都用interface方式定义,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,那么我们在实现时就没有能够正确地揭示我们的设计意图,因为这两个概念的定义上反映不出上述含义

    如果我们对于问题领域的理解是:AlarmDoor在本质上是Door,同时它具有报警功能,那么我们该如何来设计和实现来明确反映出我们的意图?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"的关系。所以对于Door这个概念,我们应该使用abstract class方式来定义。另外AlarmDoor又具有报警功能,说明它又能完成报警概念中定义的定位,所以报警概念可以通过interface方式定义。如下:

    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反映出我们对于问题领域的理解,正确地解释我们的设计意图:AlaramDoor是Door并且它有Alarm的功能。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(比如说除了AlarmDoor,还有AlarmChair、AlaramDesk、AlarmBike什么的),同时又具有Door的功能,那么上述的定义方式就要反过来了。

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