abstract class和interface是Java語言中對(duì)于抽象類定義進(jìn)行支持的兩種機(jī)制，正是由于這兩種機(jī)制的存在，才賦予了Java強(qiáng)大的面向?qū)ο竽芰Α?abstract class和interface之間在對(duì)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(fā)者在進(jìn)行抽象類定義時(shí)對(duì)于 abstract class和interface的選擇顯得比較隨意。其實(shí)，兩者之間還是有很大的區(qū)別的，對(duì)于它們的選擇甚至反映出對(duì)于問題領(lǐng)域本質(zhì)的理解、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的理解是否正確、合理。本文將對(duì)它們之間的區(qū)別進(jìn)行一番剖析，試圖給開發(fā)者提供一個(gè)在二者之間進(jìn)行選擇的依據(jù)。

理解抽象類：

在面向?qū)ο蟮母拍钪校覀冎浪械膶?duì)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(duì)象的，如果一個(gè)類中沒有包含足夠的信息來描繪一個(gè)具體的對(duì)象，這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來表征我們?cè)趯?duì)問題領(lǐng)域進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)中得出的抽象概念，是對(duì)一系列看上去不同，但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象。比如：如果我們進(jìn)行一個(gè)圖形編輯軟件的開發(fā)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)問題領(lǐng)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(gè)概念，形狀這個(gè)概念在問題領(lǐng)域是不存在的，它就是一個(gè)抽象概念。正是因?yàn)槌橄蟮母拍钤趩栴}領(lǐng)域沒有對(duì)應(yīng)的具體概念，所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠?qū)嵗摹?/span>

下面從三個(gè)方面進(jìn)行比較：

一、 從語法定義層面看abstract class和interface

在語法層面，Java語言對(duì)于abstract class和interface給出了不同的定義方式，下面以定義一個(gè)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：

1.        abstract class Demo ｛

2.        abstract void method1();

3.        abstract void method2();

4.        …

5.        ｝

使用interface的方式定義Demo抽象類的方式如下：

1.        interface Demo {

2.        void method1();

3.        void method2();

4.        …

5.        }

在abstract class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interface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（也就是必須是static final的，不過在interface中一般不定義數(shù)據(jù)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。

二、 從編程層面看abstract class和interface

從編程的角度來看，abstract class和interface都可以用來實(shí)現(xiàn)"design by contract"的思想。但是在具體的使用上面還是有一些區(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(gè)類只能使用一次繼承關(guān)系。但是，一個(gè)類卻可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)interface。也許，這是Java語言的設(shè)計(jì)者在考慮Java對(duì)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(rèn)行為。但是在interface的定義中，方法卻不能擁有默認(rèn)行為，為了繞過這個(gè)限制，必須使用委托，但是這會(huì) 增加一些復(fù)雜性，有時(shí)會(huì)造成很大的麻煩。

在抽象類中不能定義默認(rèn)行為還存在另一個(gè)比較嚴(yán)重的問題，那就是可能會(huì)造成維護(hù)上的麻煩。因?yàn)槿绻髞硐胄薷念惖慕缑妫ㄒ话阃ㄟ^ abstract class或者interface來表示）以適應(yīng)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(shù)）時(shí)，就會(huì)非常的麻煩，可能要花費(fèi)很多的時(shí)間（對(duì)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(shí)現(xiàn)的，那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認(rèn)行為就可以了。

同樣，如果不能在抽象類中定義默認(rèn)行為，就會(huì)導(dǎo)致同樣的方法實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)在該抽象類的每一個(gè)派生類中，違反了"one rule，one place"原則，造成代碼重復(fù)，同樣不利于以后的維護(hù)。因此，在abstract class和interface間進(jìn)行選擇時(shí)要非常的小心。

三、 從設(shè)計(jì)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(qū)別，這些層面的區(qū)別是比較低層次的、非本質(zhì)的。本小節(jié)將從另一個(gè)層面：abstract class和interface所反映出的設(shè)計(jì)理念，來分析一下二者的區(qū)別。作者認(rèn)為，從這個(gè)層面進(jìn)行分析才能理解二者概念的本質(zhì)所在。

前面已經(jīng)提到過，abstarct class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（參考文獻(xiàn)〔3〕中有關(guān)于"is a"關(guān)系的大篇幅深入的論述，有興趣的讀者可以參考）。對(duì)于interface 來說則不然，并不要求interface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interface定義的契約而已。為了使論述便于理解，下面將通過一個(gè)簡單的實(shí)例進(jìn)行說明。

考慮這樣一個(gè)例子，假設(shè)在我們的問題領(lǐng)域中有一個(gè)關(guān)于Door的抽象概念，該Door具有執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作open和close，此時(shí)我們可以通過abstract class或者interface來定義一個(gè)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：

1.        abstract class Door {

2.        abstract void open();

3.        abstract void close()；

4.        }

使用interface方式定義Door：

1.        interface Door {

2.        void open();

3.        void close();

4.        }

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?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)針對(duì)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(duì)這些不同的方案進(jìn)行分析。

解決方案一：

簡單的在Door的定義中增加一個(gè)alarm方法，如下：

1.        abstract class Door {

2.        abstract void open();

3.        abstract void close()；

4.        abstract void alarm();

5.        }

或者

1.        interface Door {

2.        void open();

3.        void close();

4.        void alarm();

5.        }

那么具有報(bào)警功能的AlarmDoor的定義方式如下：

1.        class AlarmDoor extends Door {

2.        void open() { … }

3.        void close() { … }

4.        void alarm() { … }

5.        }

或者

1.        class AlarmDoor implements Door ｛

2.        void open() { … }

3.        void close() { … }

4.        void alarm() { … }

5.        ｝

這種方法違反了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中的一個(gè)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(gè)概念"報(bào)警器"的行為方法混在了一起。這樣引起的一個(gè)問題是那些僅僅依賴于Door這個(gè)概念的模塊會(huì)因?yàn)?quot;報(bào)警器"這個(gè)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(gè)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(gè)概念的抽象類中。定義方式有：這兩個(gè)概念都使用abstract class方式定義；兩個(gè)概念都使用interface方式定義；一個(gè)概念使用abstract class方式定義，另一個(gè)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(gè)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(duì)于它們的選擇卻反映出對(duì)于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確、合理。我們一一來分析、說明。

如果兩個(gè)概念都使用interface方式來定義，那么就反映出兩個(gè)問題：1、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？2、如果我們對(duì)于問題領(lǐng)域的理解沒有問題，比如：我們通過對(duì)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?cè)趯?shí)現(xiàn)時(shí)就沒有能夠正確的揭示我們的設(shè)計(jì)意圖，因?yàn)樵谶@兩個(gè)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(duì)于問題領(lǐng)域的理解是：AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door，同時(shí)它有具有報(bào)警的功能。我們?cè)撊绾蝸碓O(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)來明確的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(duì)于Door這個(gè)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：

1.        abstract class Door {

2.        abstract void open();

3.        abstract void close()；

4.        }

5.        interface Alarm {

6.        void alarm();

7.        }

8.        class AlarmDoor extends Door implements Alarm {

9.        void open() { … }

10.     void close() { … }

11.     void alarm() { … }

12.     }

這種實(shí)現(xiàn)方式基本上能夠明確的反映出我們對(duì)于問題領(lǐng)域的理解，正確的揭示我們的設(shè)計(jì)意圖。其實(shí)abstract class表示的是"is a"關(guān)系，interface表示的是"like a"關(guān)系，大家在選擇時(shí)可以作為一個(gè)依據(jù)，當(dāng)然這是建立在對(duì)問題領(lǐng)域的理解上的，比如：如果我們認(rèn)為AlarmDoor在概念本質(zhì)上是報(bào)警器，同時(shí)又具有 Door的功能，那么上述的定義方式就要反過來了。

結(jié)  論：

abstract class和interface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(duì)于它們的選擇卻又往往反映出對(duì)于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對(duì)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。

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