abstract class和interface是Java語言中對于抽象類定義進行支持的兩種機制,正是由于這兩種機制的存在,才賦予了Java強大的面向?qū)ο竽芰Αbstract class和interface之間在對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)者在進行抽象類定義時對于abstract class和interface的選擇顯得比較隨意。其實,兩者之間還是有很大的區(qū)別的,對于它們的選擇甚至反映出對于問題領(lǐng)域本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的區(qū)別進行一番剖析,試圖給開發(fā)者提供一個在二者之間進行選擇的依據(jù)。
異同:
1、abstract class首先是一個class,其子類繼承他的同時不能再繼承其他abstract class。
2、abstract class可以有方法體,甚至可以有構(gòu)造方法,但是不能實例化。
3、abstract class和interface雖然本身都不能實例化,但是其實現(xiàn)類或者子類能實例化他。
4、interface中不能有static方法,只能存在public或者abstract方法。
理解抽象類
abstract class和interface在Java語言中都是用來進行抽象類(本文中的抽象類并非從abstract class翻譯而來,它表示的是一個抽象體,而abstract class為Java語言中用于定義抽象類的一種方法,請讀者注意區(qū)分)定義的,那么什么是抽象類,使用抽象類能為我們帶來什么好處呢?
在面向?qū)ο蟮母拍钪校覀冎浪械膶ο蠖际峭ㄟ^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象的,如果一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象,這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來表征我們在對問題領(lǐng)域進行分析、設(shè)計中得出的抽象概念,是對一系列看上去不同,但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象。比如:如果我們進行一個圖形編輯軟件的開發(fā),就會發(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概念,形狀這個概念在問題領(lǐng)域是不存在的,它就是一個抽象概念。正是因為抽象的概念在問題領(lǐng)域沒有對應(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?/p>
在面向?qū)ο箢I(lǐng)域,抽象類主要用來進行類型隱藏。我們可以構(gòu)造出一個固定的一組行為的抽象描述,但是這組行為卻能夠有任意個可能的具體實現(xiàn)方式。這個抽象描述就是抽象類,而這一組任意個可能的具體實現(xiàn)則表現(xiàn)為所有可能的派生類。模塊可以操作一個抽象體。由于模塊依賴于一個固定的抽象體,因此它可以是不允許修改的;同時,通過從這個抽象體派生,也可擴展此模塊的行為功能。熟悉OCP的讀者一定知道,為了能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο笤O(shè)計的一個最核心的原則OCP(Open-Closed Principle),抽象類是其中的關(guān)鍵所在。
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。
對于abstract class和interface在語法定義層面更多的細節(jié)問題,不是本文的重點,不再贅述,讀者可以參閱參考文獻〔1〕獲得更多的相關(guān)內(nèi)容。
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,一個類只能使用一次繼承關(guān)系。但是,一個類卻可以實現(xiàn)多個interface。也許,這是Java語言的設(shè)計者在考慮Java對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行為。但是在interface的定義中,方法卻不能擁有默認行為,為了繞過這個限制,必須使用委托,但是這會 增加一些復雜性,有時會造成很大的麻煩。
在抽象類中不能定義默認行為還存在另一個比較嚴重的問題,那就是可能會造成維護上的麻煩。因為如果后來想修改類的界面(一般通過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,就會非常的麻煩,可能要花費很多的時間(對于派生類很多的情況,尤為如此)。但是如果界面是通過abstract class來實現(xiàn)的,那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認行為就可以了。
同樣,如果不能在抽象類中定義默認行為,就會導致同樣的方法實現(xiàn)出現(xiàn)在該抽象類的每一個派生類中,違反了"one rule,one place"原則,造成代碼重復,同樣不利于以后的維護。因此,在abstract class和interface間進行選擇時要非常的小心。
從設(shè)計理念層面看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)將從另一個層面:abstract class和interface所反映出的設(shè)計理念,來分析一下二者的區(qū)別。作者認為,從這個層面進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〔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)。對于interface 來說則不然,并不要求interface的實現(xiàn)者和interface定義在概念本質(zhì)上是一致的,僅僅是實現(xiàn)了interface定義的契約而已。為了使論述便于理解,下面將通過一個簡單的實例進行說明。
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。但是對于它們的選擇卻又往往反映出對于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的反映是否正確、合理,因為它們表現(xiàn)了概念間的不同的關(guān)系(雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)需求的功能)。這其實也是語言的一種的慣用法,希望讀者朋友能夠細細體會