登陆注册
2609200000016

第16章 接口和抽象类的区别

小A:“在Java语言中,abstract class 和interface 是支持抽象类定义的两种机制。那抽象类和接口有什么区别啊?”

大B:“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。”

大B:“那你先来理解一下抽象类。”

小A心想师兄怎么问我这么简单的问题。“abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类定义的。”

大B:“那么什么是抽象类,使用抽象类能为我们带来什么好处呢?”

小A:“好处?”

大B:“嗯哼!对,好处。说说看?”

小A:“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。”

大B:“嗯。不错。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。”

小A:“师兄,你这样一讲,我就不是很懂了。”

大B:“没关系,我给你举个例子先,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:

abstract class Demo

abstract void method1();

abstract void method2();

……

使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下:

interface Demo

void method1();

void method2();

……

大B:“你要知道,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。”

小A:“那它都有哪些区别呢?”这回小A可是不敢再把抽象型模式当是个简单的问题了。

大B:“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)。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。”

小A:“嗯,好。下次我遇到abstract class和interface时我一定会特别小心选择的。”

大B其实一开始是看到小A对抽象类和接口的区别不是很看重,也看到他对它们是有一定的理解,但是他还是想挫挫小A的锐气。好让他知道学习编程可是要认真,就像做事一样,不得马虎。

大B:“刚才我跟你讲了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。”

大B:“来,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abstract class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:

使用abstract class方式定义Door:

abstract class Door{

abstract void open();

abstract void close();

}

使用interface方式定义Door:

interface Door{

void open();

void close();

}

大B:“其他具体的Door类型可以extends使用abstract class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abstract class和interface没有大的区别。如果现在要求Door还要具有报警的功能。”

小A:“我们该如何设计针对该例子的类结构呢?”

大B:“可以在Door的定义中增加一个alarm方法。”

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();

}

或者

interface Door{

void open();

void close();

void alarm();

}

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(){……}

}

或者

class AlarmDoor implements Door{

void open(){……}

void close(){……}

void alarm(){……}

大B:“你觉得这样做行得通吗?”

小A:“起码我是这样认为的!”

大B:“好,有自信。不错!但是,我还是得和你讲讲你这样做错在哪里了。你这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP(Interface Segregation Principle),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,反之亦然。”

小A这回可是真的“受伤”了,诚心地向师兄请教:“师兄,那你认为应该怎么做会比较好哩?请诣教。”

大B:“呵呵!孺子可教也!好。我跟你讲讲。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abstract class方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念使用abstract class 方式定义,另一个概念使用interface方式定义。显然,由于Java语言不支持多重继承,所以两个概念都使用abstract class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。”

小A还是似懂非懂的样子。大B接着说:“我们一一来分析、说明。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。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,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’关系。所以对于Door这个概念,我们应该使用abstarct class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:

abstract class Door{

abstract void open();

abstract void close();

}

interface Alarm{

void alarm();

}

class Alarm Door extends Door implements Alarm{

void open(){……}

void close(){……}

void alarm(){……}

}

大B:“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abstract class表示的是‘is-a’关系,interface表示的是‘like-a’关系,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。”

小A:“这回我是明白了。”

大B还是不是很放心,接着说:“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)。这其实也是语言的一种的惯用法,这样吧,我把我刚才讲的都总结成几点,你记得时候方便一点,也记得牢一点。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。”

小A:“我把这些都记下来,回去一定好好记住它!”

同类推荐
  • 黑客

    黑客

    本书描述了近代历史上的一个萌芽时期,追述了计算机革命中初期黑客的丰功伟绩,描述了黑客用默默无闻的行动为当今的数字世界照亮了一条道路,描述了那些打破陈规的MIT的学生,也描述了缔造出Altair和Apple Ⅱ电脑这些伟大产品的DIY文化。这些黑客勇于承担风险,勇于挑战规则,发现了计算机工程问题的巧妙解决方案。他们都有一个共同的价值观,那就是至今仍然长盛不衰的“黑客道德”。
  • 信息革命

    信息革命

    随着经济社会的快速发展,电子产品走进了千家万户,与电子产品相伴的信息技术也已渗透到人们生产生活的方方面面。加强信息技术普及,已成为业内人士的共识。鉴于此,在有关部门的大力支持下,经过认真筹划,我们编辑出版了《信息革命》一书。该书以时间为经,在记述信息技术发展历程的同时,深入浅出地介绍了信息技术的相关知识,对人们更好地利用现代信息技术服务经济社会建设和个人生产生活必将产生积极作用。本书由李大东主编。
  • 体感交互技术

    体感交互技术

    本书提出了体感计算的研究,探讨了基于体验性认知的个性化电子学习方式,并且分析了面向儿童的艺术创造体验,在体感虚拟化身的帮助下,用户可以通过身体运动,促进情感心智的全面发展,
  • 一本书读懂24种互联网思维

    一本书读懂24种互联网思维

    本书整合的改变世界的24种互联网思维,让我们对互联网新思维的认识变得立体、系统起来;同时深入浅出、通俗易懂地从技术和实践分析互联网新思维与传统思维相比较的优势,医治互联网焦虑症。未来属于既能深刻理解传统商业的本质,同时又具备互联网思维的人。
  • 互联网+时代听比尔·盖茨谈软件力

    互联网+时代听比尔·盖茨谈软件力

    微软以软件起家,身处互联网时代的你,也可以听听比尔盖茨是怎么谈软件的。
热门推荐
  • 公子倾世穆无双

    公子倾世穆无双

    他与她初遇,是命中注定?天意弄人?一个本该是快意恩仇的男子,一个本该是养在闺阁的千金,初始,他只是为了给父亲寻找解药,扮作女子潜伏在她身边,而她的父母,为求她一世平安,将她扮作男子生活了十八年。她不知他是男儿,他亦不知她是女儿。今生的错过,前世的纠缠,他与她总是擦肩而过,总是有许多的万不得已,谁也不知命运又会将他们推向怎样的结局。一生情肠,两世悲凉……
  • 恶魔校草吻安小公主

    恶魔校草吻安小公主

    【全文免费】她,既是洛铃儿,也是zerO;他,既是人人爱慕的墨少,也是jraK。两人在不知不觉中走到了一起,互相弥补对方的缺失,成为对方的依赖……(新作新作,希望大家多多支持!小作者是学生党请多多谅解!求推荐票!求打赏!求包养!)
  • 快乐工作与幸福生活的七组密码

    快乐工作与幸福生活的七组密码

    工作与生活是构成我们人生的两大部分。怎样快乐工作,幸福生活?资深企管顾问邓元炜将二十年来的丰富培训经验、情绪控制技巧和成功诀窍凝结于此,向渴望成功、渴望快乐的人士提供了七组密码。全书从克服压力与忧虑、情绪控制、很好领导、人际沟通、表达力、开心生活和成功诀窍这七个角度入手,以富有感染力的语言和真实生动的事例,鼓励和引导人们正确面对工作中的情绪,生活中的挫折,向成功和幸福迈进。
  • 植灵界

    植灵界

    万物都拥有灵性,这是一个想要变强就要努力种田的世界。由少年余灰的经历展现世界的过去和未来。种田日常,平平淡淡才是真。
  • 云笈七签

    云笈七签

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 城市狩猎2

    城市狩猎2

    尘封了20多年的兽类案件全面曝光!金奴、食子宫兽、凶齿等你从未听说过的罪兽一一登场。《圣经》上说人有七宗罪,骄傲、嫉妒、愤怒、怠慢、贪婪、饕餮、淫欲。当这些罪恶被这座浮躁的城市掩盖之后,人们活在浮躁和罪恶之中。一群生活在城市之中的鲜为人知的罪兽,就像是地狱使者一般出现了。它们再不是神话,再不是鬼魅,而就活生生地生活在我们的身边。荒废的老屋、破旧的楼房、潮湿的下水道、阴暗的地铁隧道,这些都是他们的栖息地。
  • 军户小娘子

    军户小娘子

    江南的小家碧玉随父充军到北方边城,军户家的小娘子在绝境中,也要挣扎出一条幸福之路……
  • 亲密的姐妹

    亲密的姐妹

    凯瑟琳死了。她被谋杀在一家饭店里,不见了孩子。这简直令人难以置信,但是,当我看见丈夫高顿悲伤的眼神时,全身立刻瘫软下来。妈妈的到达,使我一直坚持这只是场噩梦的祈祷最终也被击得粉碎。我扑到妈妈怀中,同妈妈一起悲痛地号哭起来。我想喊叫,想砸东西。这么可怕的事情怎么会发生在妹妹身上?凯瑟琳善良、诚实,总是十分乐意地帮助那些不大幸运的人。她曾做过一家公司的律师,后来又由于爱心去做了一名普普通通的社工。
  • 自由泳

    自由泳

    本丛书以统一的体例、创新的形式,讲解各项目的起源与发展、运动保健、基本技术、运动技巧、比赛规则等,注重实用性、可操作性,使读者在学习过程中,不仅能够学会运动健身的方法,同时还能够学到保健方面的基本知识。
  • 八贤传

    八贤传

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。