找回密码
 快速注册

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 1717|回复: 3

接口,继承,抽象类的区别和联系

[复制链接]
拉莫斯 发表于 2010-12-20 10:42:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?快速注册

×

abstract class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。 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。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。

一、理解抽象类

abstract class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abstract class翻译而来,它表示的是一个抽象体,而abstract class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?

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。

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-Closed Principle),抽象类是其中的关键所在。

二、从语法定义层面看abstract class和interface

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();

}



在abstract class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。

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。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(abstract class)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(abstract class)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。

三、从设计理念层面看abstract class和interface

上面主要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。本文将从另一个层面:abstract class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。

前面已经提到过,abstarct class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"is a"关系,即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。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。

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();

}



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。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abstract class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。

解决方案一:

简单的在Door的定义中增加一个alarm方法,如下:


abstract class Door {

abstract void open();

abstract void close();

abstract void alarm();

}



或者


interface Door {

void open();

void close();

void alarm();

}



那么具有报警功能的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() { … }



这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP(Interface Segregation Priciple),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。

解决方案二:

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。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 AlarmDoor extends Door implements Alarm {

void open() { … }

void close() { … }

void alarm() { … }

}



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,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。

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。






 楼主| 拉莫斯 发表于 2010-12-20 10:43:37 | 显示全部楼层
回复 拉莫斯 的帖子

大多数人认为,接口的意义在于顶替多重继承。众所周知Java没有c++那样多重继承的机制,但是却能够实作多个接口。其实这样做是很牵强的,接口和继承是完全不同的东西,接口没有能力代替多重继承,也没有这个义务。接口的作用,一言以蔽之,就是标志类的类别(type of class)。把不同类型的类归于不同的接口,可以更好的管理他们。OO的精髓,我以为,是对对象的抽象,最能体现这一点的就是接口。为什么我们讨论设计模式都只针对具备了抽象能力的语言(比如c++、java、c#等),就是因为设计模式所研究的,实际上就是如何合理的去抽象。(cowboy的名言是“抽象就是抽去像的部分”,看似调侃,实乃至理)。
 
继承的概念不用多说,很好理解。为什么要继承呢?因为你想重用代码?这绝对不是理由,继承的意义也在于抽象,而不是代码重用。如果对象A有一个run()方法,对象B也想有这个方法,所以有人就Class B extends A。这是不经大脑的做法。如果在B中实例化一个A,调用A的Run()方法,是不是可以达到同样的目的?如下:  
Class B
  {
  A a=new A();
  a.run();
  }
  这就是利用类的聚合来重用代码,是委派模式的雏形,是GoF一贯倡导的做法。
  那么继承的意义何在?其实这是历史原因造成的,最开始的OO语言只有继承,没有接口,所以只能以继承来实现抽象,请一定注意,继承的本意在于抽象,而非代码重用(虽然继承也有这个作用),这是很多Java烂书最严重的错误之一,它们所造成的阴影,我至今还没有完全摆脱,坏书害人啊,尤其是入门类的,流毒太大。什么时候应该使用继承?只在抽象类中使用,其他情况下尽量不使用。抽象类也是不能实例化的,它仅仅提供一个模版而已,这就很能说明问题。
  软件开发的万恶之源,一是重复代码而不是重用代码,二是烂用继承,尤以c++程序员为甚。Java中取缔多重继承,目的就是制止烂用继承,实是非常明智的做法,不过很多人都不理解。Java能够更好的体现设计,这是让我入迷的原因之一。
回复

使用道具 举报

zspmaomao 发表于 2010-12-20 22:07:22 | 显示全部楼层
楼主好人  收藏了........虽然我还有点看不懂..................
回复

使用道具 举报

 楼主| 拉莫斯 发表于 2010-12-20 23:12:48 | 显示全部楼层
回复 zspmaomao 的帖子

csdn找的,两篇文章,我合在一起的,删去了有关数据库的一个范例
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 快速注册

本版积分规则

快速回复 返回顶部 返回列表