科技行者

行者学院 转型私董会 科技行者专题报道 网红大战科技行者

知识库

知识库 安全导航

至顶网软件频道详细解析抽象类和接口的区别

详细解析抽象类和接口的区别

  • 扫一扫
    分享文章到微信

  • 扫一扫
    关注官方公众号
    至顶头条

详细解析抽象类和接口的区别

作者:472956429 来源:赛迪网技术社区 2007年11月19日

关键字: 区别 接口 抽象类

  • 评论
  • 分享微博
  • 分享邮件
abstractclass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。abstractclass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abstractclass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。 ga4N~%"!  
:_ aS  
理解抽象类 [6]'oN 2i  
2 3U~  
abstractclass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abstractclass翻译而来,它表示的是一个抽象体,而abstractclass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? IB/hEZ%5qZ  
uHXn"&SV  
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。 @tO\525(9  
@2BJ?>h?J  
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-ClosedPrinciple),抽象类是其中的关键所在。 4 {Cx[(<  
0W+\R }  
从语法定义层面看abstractclass和interface Nx:fMB s  
6%bk,~|  
在语法层面,Java语言对于abstractclass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。 D;C V>O  
XGFI5A^  
使用abstractclass的方式定义Demo抽象类的方式如下: LRP-J\u  
AdEYm,=(  
abstractclassDemo{ uc_ 4y$F  
*RO>q+&:L  
abstractvoidmethod1(); "M^[!(M)%J  
m_Db3;  
abstractvoidmethod2(); j&cun5fO  
9F4R#a.  
i5i!Vz3  
^%a>yl  
qZ99+?Q  
nPf|hv?7  
使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下: 6Y,m-<P  
uNN_q  
interfaceDemo{ 6~& K%utmF  
?LJiLdId  
voidmethod1(); E|vU7Ym7]  
1NV//?/}  
voidmethod2(); izC/VK_q  
H[2+CC!M  
1Xn"<z+ #  
#K?I<}  
} P*vnT%F  
|*4:[%  
在abstractclass方式中,Demo可以有自己的数据成员,也可以有非abstarct的成员方法,而在interface方式的实现中,Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员(也就是必须是staticfinal的,不过在interface中一般不定义数据成员),所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说,interface是一种特殊形式的abstractclass。 E4/n&0  
d DK:xa#U  
从编程的角度来看,abstractclass和interface都可以用来实现"designbycontract"的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。 b|z!;NqF  
vmCr!q.r  
首先,abstractclass在Java语言中表示的是一种继承关系,一个类只能使用一次继承关系。但是,一个类却可以实现多个interface。也许,这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。 m6=w] g@  
VxEw,=q<.  
其次,在abstractclass的定义中,我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中,方法却不能拥有默认行为,为了绕过这个限制,必须使用委托,但是这会增加一些复杂性,有时会造成很大的麻烦。 <&Dg]bqe  
Hz8 t_  
在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题,那就是可能会造成维护上的麻烦。因为如果后来想修改类的界面(一般通过abstractclass或者interface来表示)以适应新的情况(比如,添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数)时,就会非常的麻烦,可能要花费很多的时间(对于派生类很多的情况,尤为如此)。但是如果界面是通过abstractclass来实现的,那么可能就只需要修改定义在abstractclass中的默认行为就可以了。 A9Ue-IJ5v  
Iux/WrZ  
同样,如果不能在抽象类中定义默认行为,就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中,违反了"onerule,oneplace"原则,造成代码重复,同样不利于以后的维护。因此,在abstractclass和interface间进行选择时要非常的小心。 _T#:p 0_  
Y Mv@;nL  
从设计理念层面看abstractclass和interface '/uwX  
 %,(36J  
上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstractclass和interface的区别,这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本小节将从另一个层面:abstractclass和interface所反映出的设计理念,来分析一下二者的区别。作者认为,从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。 'm( =  
P4;{&?;gP  
前面已经提到过,abstarctclass在Java语言中体现了一种继承关系,要想使得继承关系合理,父类和派生类之间必须存在"isa"关系,即父类和派生类在概念本质上应该是相同的(参考文献〔3〕中有关于"isa"关系的大篇幅深入的论述,有兴趣的读者可以参考)。对于interface来说则不然,并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的,仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使论述便于理解,下面将通过一个简单的实例进行说明。 md2id  
F?L y @]  
考虑这样一个例子,假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念,该Door具有执行两个动作open和close,此时我们可以通过abstractclass或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型,定义方式分别如下所示: XRMZl#U$v  
5>~f7 +)  
使用abstractclass方式定义Door: 5\gZoM"<#  
MwC&+]  
abstractclassDoor{  =ifRC-n,  
wPim+Od|  
abstractvoidopen(); 5{sX;;\  
b=A.-~  
abstractvoidclose(); b]'cEqe653  
HYTn=7v.S  
} z=1e9n9  
5S"rx+g  
使用interface方式定义Door: dh{>G  
!6c4fK3^  
interfaceDoor{ U'9Af1n{  
yIak#z  
voidopen(); JK7"d(RI,o  
eOVF{dnb  
voidclose(); j *Ij v7  
=C @| Aq  
} y%aVm] %  
^M: | !  
其他具体的Door类型可以extends使用abstractclass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abstractclass和interface没有大的区别。

本帖最近评分记录:
  • 经验值:5(bzf12)
  • 本贴标签:
    顶端 Posted:2006-07-01 23:52 | [楼 主]
    472956429




    用户名: 472956429
    级别: 高级工程师
    精华: 4
    发帖: 200
    经验值: 197 点
    积分: 3347 分
    贡献值: 0
    注册时间:2006-07-01
    查看作者资料 发送短消息 发送邮件 引用回复这个帖子 推荐此帖



    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abstractclass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。 cbs50SO5  
    B ?t@pzGW  
    解决方案一: ]+~^4gDm  
    U`3;V  
    简单的在Door的定义中增加一个alarm方法,如下: e4B~z  
    |+.' 6U  
    abstractclassDoor{ ;[iw~}  
    [@_g6  
    abstractvoidopen(); R7rm2  
    vs^  
    abstractvoidclose(); UW];Agi  
    'X,z/NvCN  
    abstractvoidalarm(); -u@c +2|7  
    `~%!Fkh  
    } , l*8x{R!  
    T3Qc}  
    或者 p_54gvQ~^B  
    RZkft63W  
    interfaceDoor{ ^VV(M_i  
    e+ A#tkT  
    voidopen(); d U>9$K  
    #) *JD:  
    voidclose(); FzSGo K  
    aDHk[L  
    voidalarm(); lZg H"*4  
    +A5U}l j  
    } D"v9 iCJZ^  
    IIi!gZ\F  
    那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下: ( q]u-UgM  
    /~phbmS;  
    classAlarmDoorextendsDoor{ D^x #s y1  
    sV@5R^D  
    voidopen(){…} ,f)B/ -  
    5E:CRi~  
    voidclose(){…} $g?< QEE"  
    `sxj0:yQ  
    voidalarm(){…} J!nnOA|M^d  
    JE7_9$EUS  
    } *PZwp^(   
    FD1: ]Q  
    或者 {Cvo_}NK  
    H9&[r_C  
    classAlarmDoorimplementsDoor{ -lvk& k_  
    U}}4%-vX  
    voidopen(){…} eXB,qQ  
    A]c>`T/,j-  
    voidclose(){…} GS31m0Lo_  
    fC=9l]  
    voidalarm(){…}  L,%L,  
    4Qy#8IY  
    7x6` tn)Kz  
    ee ,h~"  
    这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP(InterfaceSegregationPriciple),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。 =&4J mn  
    [SGF4{7  
    解决方案二: ffFrvkufE  
    a a*C ""v  
    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abstractclass方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念使用abstractclass方式定义,另一个概念使用interface方式定义。 )y\v Wo:~  
    )+l?mf  
    显然,由于Java语言不支持多重继承,所以两个概念都使用abstractclass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。 K K`y  
    JB-\MF"E)  
    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。 w {GT  
    osBsMSj+P  
    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,abstractclass在Java语言中表示一种继承关系,而继承关系在本质上是"isa"关系。所以对于Door这个概念,我们应该使用abstarctclass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: ]]ERA '  
    w(nWz .>  
    abstractclassDoor{ F\Y{OV v&  
    (dL9AEy  
    abstractvoidopen(); ?b9 5N}iI  
    zQd=bC=@  
    abstractvoidclose(); )U(k*CZY  
    ZRu|8A  
    } j,Xg+k;  
    ;Hj Uy>IX  
    interfaceAlarm{ o Ugf9Rt[  
    7Yc:s !  
    voidalarm(); $["4$;k{  
    FvDV#D-@>  
    } KB*"u'L  
    9XDxJ,"  
    classAlarmDoorextendsDoorimplementsAlarm{ ?"  q  
    uzz~# '  
    voidopen(){…} SLZ2S(V  
    bp:~K4}  
    voidclose(){…} +@UEQ{B V]  
    @m%EQD?  
    voidalarm(){…} 3;cc/,uN>  
    N@4_;Uu'A  
    } _7,HjvGfxU  
    }YG)&.7[  
    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abstractclass表示的是"isa"关系,interface表示的是"likea"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。
    查看本文来源
      • 评论
      • 分享微博
      • 分享邮件
      邮件订阅

      如果您非常迫切的想了解IT领域最新产品与技术信息,那么订阅至顶网技术邮件将是您的最佳途径之一。

      重磅专题
      往期文章
      最新文章