C#基礎系列——一場風花雪月的邂逅：接口和抽象類

前言：最近一個認識的朋友准備轉行做編程，看他自己邊看視頻邊學習，挺有干勁的。那天他問我接口和抽象類這兩個東西，他說，既然它們如此相像， 我用抽象類就能解決的問題，又整個接口出來干嘛，這不是誤導初學者嗎。博主呵呵一笑，回想當初的自己，不也有此種疑惑么。。。今天打算針對他的問題，結合一個實際的使用場景來說明下抽象類和接口的異同，到底哪些情況需要用接口？又有哪些情況需要用抽象類呢？

C#基礎系列目錄：

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一、業務場景介紹。

博主打算使用原來在華為做外包的時候一個場景：我們針對華為里面的設備做了一個采集設備使用率的程序，設備的類型很多，各種設備的登錄和注銷方式基本相同，但是每種設備的采集的規則又不太相同。大致的場景就這樣，我們來看代碼吧。

二、代碼示例

根據業務場景，我們簡單搭建代碼，先來看看代碼結構圖：

ESTM.Spider：項目的入口程序，只為測試，這里就簡單用了一個控制台程序。

ESTM.Spider.Huawei：華為設備采集規則，定義接口抽象實現和具體實現。

ESTM.Utility：解決方案的工具類和接口。

下面來看看具體的實現代碼：

1、工具類

namespace ESTM.Utility
{
    public class LoginUser
    {
        public string Username { set; get; }

        public string Password { set; get; }
    }

    public class Device
    {
        public string DeviceType { set; get; }

        public int WaitSecond { set; get; }
    }
}

2、接口設計：ISpider.cs

namespace ESTM.Utility
{
    //采集接口，定義采集的規則
    public interface ISpider
    {
        bool Login(LoginUser oLoginUser);

        string Spider(Device oDevice);

        void LoginOut();
    }
}

3、接口抽象實現類：SpiderBase.cs

　　 /// <summary>
    /// 公共的采集基類
    /// </summary>
    public abstract class SpiderBase : ISpider
    {
        //華為設備統一采用Telnet方式登錄。統一用戶名密碼都是admin。
        public virtual bool Login(LoginUser oLoginUser)
        {
            Console.WriteLine("華為設備采用Telnet方式登錄。");

            var bRes = false;
            if (oLoginUser.Username == "admin" && oLoginUser.Password == "admin")
            {
                Console.WriteLine("用戶名密碼校驗正確，登錄成功");
                bRes = true;
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("用戶名密碼校驗錯誤，登錄失敗");
            }
            return bRes;
           
        }


        //采集操作和具體的設備類型相關，這里用抽象方法，要求子類必須重寫
        public abstract string Spider(Device oDevice);
        

        //華為設備統一注銷
        public virtual void LoginOut()
        {
            Console.WriteLine("華為設備采用Telnet方式注銷");
        }
    }

4、接口具體實現類

　　[Export("MML", typeof(ISpider))]
    public class SpiderMML:SpiderBase
    {
        //MML設備采集
        public override string Spider(Device oDevice)
        {
            Console.WriteLine("MML設備開始采集");
            return "MML";
        }
    }

    [Export("TL2", typeof(ISpider))]
    public class SpiderTL2:SpiderBase
    {
        //TL2設備采集
        public override string Spider(Device oDevice)
        {
            Console.WriteLine("TL2設備開始采集");
            return "TL2";
        }
    }

5、在控制台調用

　　class Program
    {
        [Import("MML", typeof(ISpider))]
        public ISpider spider { set; get; }

        static void Main(string[] args)
        {
            var oProgram = new Program();
            RegisterMEF(oProgram);

            oProgram.spider.Login(new LoginUser() { Username = "admin", Password = "admin" });
            oProgram.spider.Spider(new Device() { DeviceType = "HuaweiDevice", WaitSecond = 100 });
            oProgram.spider.LoginOut();
        }

        #region 注冊MEF
        private static void RegisterMEF(object obj)
        {
            AggregateCatalog aggregateCatalog = new AggregateCatalog();
            var thisAssembly = new DirectoryCatalog(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "*.dll");
            aggregateCatalog.Catalogs.Add(thisAssembly);
            var _container = new CompositionContainer(aggregateCatalog, true);
            _container.ComposeParts(obj);
        } 
        #endregion
    }

6、說明

這是一種比較典型的應用場景。接口定義規則，抽象類定義公共實現或者抽象方法，具體子類實現或者重寫抽象類方法。我們重點來看這里的中間橋梁——抽象類。我們知道，抽象類里面既可以有實現的方法，也可以有未實現的抽象方法。

（1）在這里，Login、LoginOut方法由於子類是通用的具有相同邏輯的方法，所以我們需要在抽象類里面去實現這兩個方法，如果子類沒有特殊需求，調用的時候直接用父類的方法就好了； 如果子類有特殊需求，可以override父類的方法。這樣設計既提高了代碼的復用率，也可以靈活復寫。

（2）另一方面，抽象類里面也定義了抽象方法，這個抽象方法在這里的作用就很好體現了：如果子類不重寫父類的抽象方法，編譯通不過，直接報錯。這樣就要求我們子類必須要重寫抽象方法。從這點來說，抽象方法和接口的方法申明區別不大。

（3）如果這里不用抽象類，就用一個普通的類來代替行不行？博主的答案是：行！但不好！如果你非要說，我用一個普通的類，將public abstract string Spider(Device oDevice);這個方法寫成

public virtual string Spider(Device oDevice)
{
      return "";  
}

貌似也沒問題，反正子類要重寫的。確實，這樣設計沒問題，但是如果你不慎子類忘了override呢？程序還是會跑起來，運行的時候可能會報錯。微軟既然給我們提供了abstract這么一個東西，我們為什么不用呢。

三、代碼擴展

以上我們抽象類使用的必要性和使用方法是介紹完了。那么接下來新的問題來了，可能就有人問了，你上面說了叭叭叭說了這么多，無非就是說了抽象類的必要性，那么既然抽象類這么有用，我們直接用抽象類就好了，你干嘛還要弄一個接口呢。談到這里，就要說到面向接口編程。其實，面向接口編程和面向對象編程並不是平級的，它並不是比面向對象編程更先進的一種獨立的編程思想，而是附屬於面向對象思想體系，屬於其一部分。或者說，它是面向對象編程體系中的思想精髓之一。而之前博主的文章就分享過面向接口編程的意義所在：依賴倒置，松耦合。那么這里是否可以不要接口，直接用抽象類代替呢？答案還是行！但不好！

比如我們現在又來了新的需求，中興也要用我們的采集系統，但是它的設備類型、登錄注銷方式和華為設備區別非常大。那么這個時候我們接口的意義就體現了，如果我們使用接口，我們只需要再重寫一個ESTM.Spider.Huawei這個項目就好了，我們暫且命名叫ESTM.Spider.Zhongxing。我們來看看：

代碼如下：

namespace ESTM.Spider.Zhongxing
{
    /// <summary>
    /// 中興設備采集基類
    /// </summary>
    public abstract class SpiderBase:ISpider
    {
        //中興設備通用登錄方法
        public virtual bool Login(LoginUser oLoginUser)
        {
            Console.WriteLine("中興設備登錄前多了一個數據校驗：.......");
            Console.WriteLine("中興設備采用WMI方式登錄。");

            var bRes = false;
            if (oLoginUser.Username == "root" && oLoginUser.Password == "root")
            {
                Console.WriteLine("用戶名密碼校驗正確，登錄成功");
                bRes = true;
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("用戶名密碼校驗錯誤，登錄失敗");
            }
            return bRes;
        }

        //定義抽象方法，要求子類必須重寫
        public abstract string Spider(Device oDevice);

        //中興設備通用注銷
        public virtual void LoginOut()
        {
            Console.WriteLine("中興設備采用WMI方式注銷");
        }
    }
}

namespace ESTM.Spider.Zhongxing
{
    [Export("ZXGC", typeof(ISpider))]
    public class SpiderZXGC:SpiderBase
    {
        public override string Spider(Utility.Device oDevice)
        {
            Console.WriteLine("中興ZXGC設備開始采集");
            return "ZXGC";
        }
    }
}

namespace ESTM.Spider.Zhongxing
{
    [Export("ZXGY", typeof(ISpider))]
    public class SpiderZXGY:SpiderBase
    {
        public override string Spider(Utility.Device oDevice)
        {
            Console.WriteLine("中興ZXGY設備開始采集");
            return "ZXGY";
        }
    }
}

由於這里采用了接口，我們將ESTM.Spider.Zhongxing這個項目開發完成后生成dll，將dll放到控制台程序中，直接通過MEF導入不同的子類對象就可以使用，不需要更改控制台里面的大部分東西。如果不用接口，而是直接用抽象類代替，那么控制台里面大部分的代碼都得改，並且控制台程序依賴多個dll，對設計的松耦合也不利。博主這里為了簡單，用了MEF來簡單導入，其實正式項目中，應該是用工廠采用反射直接創建出具體的實例。

四、總結

1、接口是一組規則的集合，它主要定義的是事物的規則，體現了是這種類型，你就必須有這些規則的概念。它的目的主要是依賴倒置和松耦合，從這點來說，接口不能省掉或者用抽象類代替。總而言之，接口和抽象類不可同日而語。

2、抽象類主要用於公共實現和約束子類必須重寫。以上面的例子說明，Login、Loginout用於公共實現，提高了代碼復用，Spider用於抽象，約束子類必須要重寫Spider方法。這也就是這里不能用普通類的原因。

3、用一句話概括接口和抽象類的區別：使用抽象類是為了代碼的復用，而使用接口的動機是為了實現多態性（依賴倒置）。至於使用的時候到底是用接口還是抽象類，看具體的情況。