選擇抽象類還是接口

抽象類和接口是Java語言中對于抽象類定義進(jìn)行支持的兩種方法，它們之間在對于抽象類定義的支持方面具有很多的相似性，甚至可以相互替換，因此很多人有過這樣的疑問：為什么有的地方必須使用接口而不是抽象類，而在另一些地方，又必須使用抽象類而不是接口呢？其實(shí)，兩者之間還是有很大的區(qū)別的，下面將教學(xué)中的一些體會總結(jié)為幾個方面，來供大家探討，提供一個在二者之間進(jìn)行選擇的依據(jù)。

第一，概念理解上的區(qū)分

抽象類和接口在Java語言中都是用來進(jìn)行抽象類定義的，那么什么是抽象類，使用抽象類能為我們帶來什么好處呢？ 在面向?qū)ο蟮母拍钪校覀冎浪械膶ο蠖际峭ㄟ^類來描繪的，但是反過來卻不是這樣。并不是所有的類都是用來描繪對象的，如果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。正是因?yàn)槌橄蟮母拍钤趩栴}領(lǐng)域沒有對應(yīng)的具體概念，所以抽象類是不能夠?qū)嵗摹Ｎ覀兛梢詷?gòu)造出一個固定的一組行為的抽象描述，但是這組行為卻能夠有任意個可能的具體實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)則表現(xiàn)為所有可能的派生類。模塊可以操作一個抽象體。由于模塊依賴于一個固定的抽象體，因此它可以是不允許修改的；同時(shí)，通過從這個抽象體派生，也可擴(kuò)展此模塊的行為功能。

第二，語法定義上的區(qū)別

從語法上看，Java語言對于抽象類和接口給出了不同的定義方式，下面以定義一個名為Demo的抽象類為例來說明這種不同。使用抽象類的方式定義Demo抽象類的方式如下：

abstract class Demo ｛

abstract void method1();

abstract void method2();

… ｝

使用接口的方式定義Demo抽象類的方式如下：

interface Demo {

void method1();

void method2();

… }

在抽象類方式中，Demo可以有自己的數(shù)據(jù)成員，也可以有非abstarct的成員方法，而在接口方式的實(shí)現(xiàn)中，Demo只能夠有靜態(tài)的不能被修改的數(shù)據(jù)成員，所有的成員方法都是abstract的。從某種意義上說，接口是一種特殊形式的抽象類。在具體的使用上面也是有一些區(qū)別的。首先，abstract class在Java語言中表示的是一種繼承關(guān)系，一個類只能使用一次繼承關(guān)系。但是，一個類卻可以實(shí)現(xiàn)多個interface。其次，在abstract class的定義中，我們可以賦予方法的默認(rèn)行為。但是在interface的定義中，方法卻不能擁有默認(rèn)行為。

第三，設(shè)計(jì)理念上的區(qū)別

前面已經(jīng)提到過，抽象類在Java語言中體現(xiàn)了一種繼承關(guān)系，要想使得繼承關(guān)系合理，父類和派生類之間必須存在“is a”關(guān)系，即父類和派生類在概念本質(zhì)上應(yīng)該是相同的。對于接口來說則不然，并不要求接口的實(shí)現(xiàn)者和interface定義在概念本質(zhì)上是一致的，僅僅是實(shí)現(xiàn)了接口定義的契約而已。下面將通過一個簡單的實(shí)例進(jìn)行說明。

例如，假設(shè)在我們的問題領(lǐng)域中有一個關(guān)于Door的抽象概念，該Door具有執(zhí)行兩個動作open和close，此時(shí)我們可以通過abstract class或者interface來定義一個表示該抽象概念的類型，定義方式分別如下所示：

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(); }

其他具體的Door類型可以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(qū)別。

如果現(xiàn)在要求Door還要具有報(bào)警的功能，我們該如何設(shè)計(jì)針對該例子的類結(jié)構(gòu)呢？（在本例中，主要是為了展示abstract class和interface反映在設(shè)計(jì)理念上的區(qū)別，其他方面無關(guān)的問題都做了簡化或者忽略）下面將羅列出可能的解決方案，并從設(shè)計(jì)理念層面對這些不同的方案進(jìn)行分析。

解決方案一： 簡單地在Door的定義中增加一個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();

}

那么具有報(bào)警功能的AlarmDoor的定義方式如下：

class AlarmDoor extends Door {

void open() { … }

void close() { … }

void alarm() { … }

}

或者

class AlarmDoor implements Door ｛

void open() { … }

void close() { … }

void alarm() { … }

｝

這種方法違反了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中的一個核心原則ISP（Interface Segregation Priciple），在Door的定義中把Door概念本身固有的行為方法和另外一個概念“報(bào)警器”的行為方法混在了一起。這樣引起的一個問題，是那些僅僅依賴于Door這個概念的模塊會因?yàn)椤皥?bào)警器”這個概念的改變（比如：修改alarm方法的參數(shù)）而改變，反之依然。

解決方案二：既然open、close和alarm屬于兩個不同的概念，根據(jù)ISP原則應(yīng)該把它們分別定義在代表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，另一個概念使用interface方式定義。

所以，由于Java語言不支持多重繼承，兩個概念都使用abstract class方式定義是不可行的。后面兩種方式都是可行的，但是對于它們的選擇卻反映出對于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確、合理。如果兩個概念都使用interface方式來定義，那么就反映出兩個問題：首先，我們可能沒有理解清楚問題領(lǐng)域，AlarmDoor在概念本質(zhì)上到底是Door還是報(bào)警器？其次，如果我們對于問題領(lǐng)域的理解沒有問題，比如：我們通過對于問題領(lǐng)域的分析發(fā)現(xiàn)AlarmDoor在概念本質(zhì)上和Door是一致的，那么我們在實(shí)現(xiàn)時(shí)就沒有能夠正確地揭示我們的設(shè)計(jì)意圖，因?yàn)樵谶@兩個概念的定義上(均使用interface方式定義)反映不出上述含義。

如果我們對于問題領(lǐng)域的理解是：AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door，同時(shí)它又具有報(bào)警的功能，我們該如何來設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)來明確地反映出我們的意思呢？前面已經(jīng)說過，abstract class在Java語言中表示一種繼承關(guān)系，而繼承關(guān)系在本質(zhì)上是“is a”關(guān)系，所以對于Door這個概念，我們應(yīng)該使用abstarct class方式來定義。另外，AlarmDoor又具有報(bào)警功能，說明它又能夠完成報(bào)警概念中定義的行為，所以報(bào)警概念可以通過interface方式定義。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() { … }

}

這種實(shí)現(xiàn)方式基本上能夠明確地反映出我們對于問題領(lǐng)域的理解，正確地揭示我們的設(shè)計(jì)意圖。其實(shí)abstract class表示的是“is a”關(guān)系，interface表示的是“l(fā)ike a”關(guān)系，大家在選擇時(shí)可以作為一個依據(jù)，當(dāng)然這是建立在對問題領(lǐng)域的理解上的，我們認(rèn)為AlarmDoor在概念本質(zhì)上是門，同時(shí)又具有報(bào)警器的功能。

抽象類和接口是Java語言中的兩種定義抽象類的方式，它們之間有很大的相似性。但是對于它們的選擇卻又往往反映出對于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確、合理，因?yàn)樗鼈儽憩F(xiàn)了概念間的不同的關(guān)系(雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)需求的功能)。這其實(shí)也是語言的一種慣用法。