abstract class和interface是Java語言中對于抽象類定義進行支持的兩種機制,正是由于這兩種機制的存在,才賦予了Java強大的面向對象能力.
abstract class和interface之間在對于抽象類定義的支持方面具有很大的相似性,甚至可以相互替換,因此很多開發者在進行抽象類定義時對于abstract class和interface的選擇顯得比較隨意.其實,兩者之間還是有很大的區別的,
對于它們的選擇甚至反映出對于問題領域本質的理解、對于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二者之間進行選擇的依據.
理解抽象類
abstract class和interface在Java語言中都是用來進行抽象類(本文中的抽象類并非從abstract class翻譯而來,它表示的是一個抽象體,而abstract class為Java語言中用于定義抽象類的一種方法,請讀者注意區分)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?
在面向對象的概念中,我們知道所有的對象都是通過類來描繪的,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.抽象類往往用來表征我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同,但是本質上相同的具體概念的抽象.比如:如果我們進行一個圖形編輯軟件的開發,就會發現問題領域存在著圓、三角形這樣一些具體概念,它們是不同的,但是它們又都屬于形狀這樣一個概念,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.正是因為抽象的概念在問題領域沒有對應的具體概念,所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠實例化的.
在面向對象領域,抽象類主要用來進行類型隱藏.我們可以構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,通過從這個抽象體派生,也可擴展此模塊的行為功能.熟悉OCP的讀者一定知道,為了能夠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.
從語法定義層面看abstract class和interface
在語法層面,Java語言對于abstract class和interface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abstract class的方式定義Demo抽象類的方式如下:
abstract class Demo {
abstract void method1();
abstract void method2();
h
}
使用interface的方式定義Demo抽象類的方式如下:
interface Demo {
void method1();
void method2();
h
}
在abstract class方式中,Demo可以有自己的數據成員,也可以有非abstarct的成員方法,而在interface方式的實現中,Demo只能夠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中一般不定義數據成員),所有的成員方法都是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都可以用來實現"design by contract"的思想.但是在具體的使用上面還是有一些區別的.
首先,abstract class在Java語言中表示的是一種繼承關系,一個類只能使用一次繼承關系.但是,一個類卻可以實現多個interface.也許,這是Java語言的設計者在考慮Java對于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,我們可以賦予方法的默認行為.但是在interface的定義中,方法卻不能擁有默認行為,為了繞過這個限制,必須使用委托,但是這會 增加一些復雜性,有時會造成很大的麻煩.
在抽象類中不能定義默認行為還存在另一個比較嚴重的問題,那就是可能會造成維護上的麻煩.因為如果后來想修改類的界面(一般通過abstract class或者interface來表示)以適應新的情況(比如,添加新的方法或者給已用的方法中添加新的參數)時,就會非常的麻煩,可能要花費很多的時間(對于派生類很多的情況,尤為如此).但是如果界面是通過abstract class來實現的,那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認行為就可以了.
同樣,如果不能在抽象類中定義默認行為,就會導致同樣的方法實現出現在該抽象類的每一個派生類中,違反了"one rule,one place"原則,造成代碼重復,同樣不利于以后的維護.因此,在abstract class和interface間進行選擇時要非常的小心.
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.本小節將從另一個層面:abstract class和interface所反映出的設計理念,來分析一下二者的區別.作者認為,從這個層面進行分析才能理解二者概念的本質所在.
前面已經提到過,abstarct class在Java語言中體現了一種繼承關系,要想使得繼承關系合理,父類和派生類之間必須存在"is a"關系,即父類和派生類在概念本質上應該是相同的(參考文獻〔3〕中有關于"is a"關系的大篇幅深入的論述,有興趣的讀者可以參考).對于interface 來說則不然,并不要求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.為了使論述便于理解,下面將通過一個簡單的實例進行說明.
考慮這樣一個例子,假設在我們的問題領域中有一個關于Door的抽象概念,該Door具有執行兩個動作open和close,此時我們可以通過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沒有大的區別.
如果現在要求Door還要具有報警的功能.我們該如何設計針對該例子的類結構呢(在本例中,主要是為了展示abstract class和interface反映在設計理念上的區別,其他方面無關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();
}
那么具有報警功能的AlarmDoor的定義方式如下:
class AlarmDoor extends Door {
void open() { h }
void close() { h }
void alarm() { h }
}
或者
class AlarmDoor implements Door {
void open() { h }
void close() { h }
void alarm() { h }
}
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概念本身固有的行為方法和另外一個概念"報警器"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為"報警器"這個概念的改變(比如: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屬于兩個不同的概念,根據ISP原則應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.
顯然,由于Java語言不支持多重繼承,所以兩個概念都使用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域中的概念本質的理解、對于設計意圖的反映是否正確、合理.我們一一來分析、說明.
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:1、我們可能沒有理解清楚問題領域,AlarmDoor在概念本質上到底是Door還是報警器?2、如果我們對于問題領域的理解沒有問題,比如:我們通過對于問題領域的分析發現AlarmDoor在概念本質上和Door是一致的,那么我們在實現時就沒有能夠正確的揭示我們的設計意圖,因為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.
如果我們對于問題領域的理解是:AlarmDoor在概念本質上是Door,同時它有具有報警的功能.我們該如何來設計、實現來明確的反映出我們的意思呢?前面已經說過,abstract class在Java語言中表示一種繼承關系,而繼承關系在本質上是"is a"關系.所以對于Door這個概念,我們應該使用abstarct class方式來定義.另外,AlarmDoor又具有報警功能,說明它又能夠完成報警概念中定義的行為,所以報警概念可以通過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() { h }
void close() { h }
void alarm() { h }
}
這種實現方式基本上能夠明確的反映出我們對于問題領域的理解,正確的揭示我們的設計意圖.其實abstract class表示的是"is a"關系,interface表示的是"like a"關系,大家在選擇時可以作為一個依據,當然這是建立在對問題領域的理解上的,比如:如果我們認為AlarmDoor在概念本質上是報警器,同時又具有Door的功能,那么上述的定義方式就要反過來了.
抽象類與接口?
答:抽象類與接口都用于抽象,但是抽象類(JAVA中)可以有自己的部分實現,而接口則完全是一個標識(同時有多重繼承的功能).

轉載于:https://www.cnblogs.com/521taobao/archive/2012/03/17/2402460.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java接口和Java抽象类有什么不同的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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