對於抽象類以及接口的概念,大家都容易把這兩者搞混,其實我也一樣,在聽李建忠老師的設計模式時,他也老把抽象類說成接口,弄的我就更糊塗了,所以找了些網上的資料。
抽象類是從一系列相關對象中抽象出來的概念, 因此反映的是事物的內部共性;接口是為了滿足外部調用而定義的一個功能約定, 因此反映的是事物的外部特性
分析對象,提煉內部共性形成抽象類,用以表示對象本質,即“是什么”
為外部提供調用或功能需要擴充時優先使用接口
一、抽象類:
抽象類是特殊的類,只是不能被實例化;除此以外,具有類的其他特性;重要的是抽象類可以包括抽象方法,這是普通類所不能的。抽象方法只能聲明於抽象類中,且不包含任何實現,派生類必須覆蓋它們。另外,抽象類可以派生自一個抽象類,可以覆蓋基類的抽象方法也可以不覆蓋,如果不覆蓋,則其派生類必須覆蓋它們。
二、接口:
接口是引用類型的,類似於類,和抽象類的相似之處有三點:
1. 不能實例化;
2. 包含未實現的方法聲明;
3. 派生類必須實現未實現的方法,抽象類是抽象方法,接口則是所有成員(不僅是方法包括其他成員);
另外,接口有如下特性:
接口除了可以包含方法之外,還可以包含屬性、索引器、事件,而且這些成員都被定義為公有的。除此之外,不能包含任何其他的成員,例如:常量、域、構造函數、析構函數、靜態成員。一個類可以直接繼承多個接口,但只能直接繼承一個類(包括抽象類)。
三、抽象類和接口的區別:
1. 類是對對象的抽象,可以把抽象類理解為把類當作對象,抽象成的類叫做抽象類.而接口只是一個行為的規范或規定,微軟的自定義接口總是后帶able字段,證明其是表述一類類“我能做。。。”。抽象類更多的是定義在一系列緊密相關的類間,而接口大多數是關系疏松但都實現某一功能的類中;
2. 接口基本上不具備繼承的任何具體特點,它僅僅承諾了能夠調用的方法;
3. 一個類一次可以實現若干個接口,但是只能擴展一個父類;
4. 接口可以用於支持回調,而繼承並不具備這個特點;
5. 抽象類不能被密封;
6. 抽象類實現的具體方法默認為虛的,但實現接口的類中的接口方法卻默認為非虛的,當然您也可以聲明為虛的;
7.(接口)與非抽象類類似,抽象類也必須為在該類的基類列表中列出的接口的所有成員提供它自己的實現。但是,允許抽象類將接口方法映射到抽象方法上;
8. 抽象類實現了oop中的一個原則,把可變的與不可變的分離。抽象類和接口就是定義為不可變的,而把可變的座位子類去實現;
9. 好的接口定義應該是具有專一功能性的,而不是多功能的,否則造成接口污染。如果一個類只是實現了這個接口的中一個功能,而不得不去實現接口中的其他方法,就叫接口污染;
10. 盡量避免使用繼承來實現組建功能,而是使用黑箱復用,即對象組合。因為繼承的層次增多,造成最直接的后果就是當你調用這個類群中某一類,就必須把他們全部加載到棧中!后果可想而知。(結合堆棧原理理解)。同時,有心的朋友可以留意到微軟在構建一個類時,很多時候用到了對象組合的方法。比如 asp.net中,Page類,有Server Request等屬性,但其實他們都是某個類的對象。使用Page類的這個對象來調用另外的類的方法和屬性,這個是非常基本的一個設計原則;
11.如果抽象類實現接口,則可以把接口中方法映射到抽象類中作為抽象方法而不必實現,而在抽象類的子類中實現接口中方法。
四、抽象類和接口的使用:
1. 如果預計要創建組件的多個版本,則創建抽象類。抽象類提供簡單的方法來控制組件版本;
2.如果創建的功能將在大范圍的全異對象間使用,則使用接口。如果要設計小而簡練的功能塊,則使用接口;
3.如果要設計大的功能單元,則使用抽象類。如果要在組件的所有實現間提供通用的已實現功能,則使用抽象類;
4.抽象類主要用於關系密切的對象;而接口適合為不相關的類提供通用功能。
以下是我在網上看到的幾個形象比喻。
1.飛機會飛,鳥會飛,他們都繼承了同一個接口“飛”;但是F22屬於飛機抽象類,鴿子屬於鳥抽象類;
2. 就像鐵門木門都是門(抽象類),你想要個門我給不了(不能實例化),但我可以給你個具體的鐵門或木門(多態);而且只能是門,你不能說它是窗(單繼承),一個門可以有鎖(接口)也可以有門鈴(多實現)。門(抽象類)定義了你是什么,接口(鎖)規定了你能做什么(一個接口最好只能做一件事,你不能要求鎖也能發出聲音吧(接口污染))。
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我們都知道抽象與接口是面向對象中實現多態的兩種基本機制。我記得我來eBay實習前,電話面試中有一道題就是問“哪種方式使用得更多,使用接口或使用繼承?”我記得我當時回答得很圓滑,我答道”這得看個人喜好和具體使用場景...“。
言歸正傳,什么時候該用抽象,什么時候用接口呢?
A. 根據我的理解,抽象強調的是 is-a 關系,即一種繼承層次(比如模板方法模式),如果有多個模板且這些模板的基本結構相似,那么可以抽象出一個父模板,即使用抽象。
B. 而接口更側重的是職責(最小接口原則、接口分離原則等等),接口定義的是一種合約或者規范(因為不提供任何實現)。
C. 針對接口編程比針對抽象類編程會有更小的耦合度,因為針對抽象類編程,Client還是會與抽象類耦合
舉個例子,我們已經有Cat和Dog兩個類,顯然它們都是哺乳動物,從這一層次來看,我們應該為它們抽象出一個Mammal(哺乳動物的英文)類。而它們都有walk和suckle(哺乳)行為(還有其他行為,簡單起見,就兩個行為好了)。如下圖所示:
這個很簡單,每個Java初學者在學到繼承章節都會遇到這個問題。而針對接口編程如何引出呢?不着急。假設現在我們需要擴展兩個鳥類(Bird),比如Swallow(燕子)和Eagle(老鷹),最簡單的方法當然是另外創建一個Bird父類,父類下面有兩個子類:Swallow和Eagle。因為鳥類和哺乳動物都是動物,所以再抽象一個Animal父類。
現在總共有七個類,試想如果我們又需要增加Shark(鯨魚)和Octopus(章魚)兩類,那么我們又要增加一個Acquatic類,其下兩個子類,Acquatic又繼承了Animal類,現在有十個類。
如果繼續下去,類將越來越多,即產生所謂的”類爆炸“問題。
再進一步,我們要考慮一些特殊的情況:蝙蝠、鯨魚、飛魚。
首先蝙蝠既是哺乳動物,但也有鳥類的行為fly()。鯨魚既是哺乳動物,又具有水生動物的一些行為如suckle(),比如swim()。尤其是飛魚,它既具有水生動物的行為swim(),同時也擁有鳥類的行為fly()。那我們該怎么辦?
讓蝙蝠同時繼承哺乳動物類和鳥類?讓鯨魚同時繼承哺乳動物類和水生動物類?
想法是可以的,但是這樣不提會帶來更加復雜的類關系,而且Java本身也不支持多繼承機制。那么該如何解決?
解決方案是使用接口,接口能彌補實現這一特性。如下:
這里使用了橋接模式(抽象與實現相分離)。現在你要加一個蝙蝠類、飛魚類、鯨魚類都隨便你,甚至你要加一個鴨嘴獸(鳥+獸+魚的行為都有)都行。
你或許會說這下有11個類了,比前面的還多了。不着急,我們不妨計算下,前面的例子對於每增加一個分類(水生動物或哺乳動物)增加3個類。這樣如果分類有N個,且每個分類下面有2個子類,那么共有3N+1個類。而這種方法的類總數為2N+7個,隨着N的增大,這種方案的優勢就開始明顯了。
這就是面向接口編程的威力。