选择恐惧症接口？虚基类？

Posted 2022-12-14 杰嗒嗒的阿杰

【选择恐惧症】接口？虚基类？

• 症前兆
• 症分析
• 症解答
• 症总结

症前兆

记得有个朋友跟我讨论过这样的一个问题，说到他刚刚学习接口和虚基类的相关知识时觉得很迷茫，不知道什么时候该用接口，什么时候该使用虚基类。后来慢慢地发现接口能做的事情，虚基类也能够实现，甚至有更多的特点。再后来就慢慢地放弃了接口，把所有的设计和实现都采用虚基类来替代。不能说我这个朋友这样的处理有错，但是就我个人对接口和虚基类的理解来说，这样的做法是有不妥的地方。

症分析

所谓的接口简单的来说就是个“门口”，而这个"门口"是安装在某个模块或者服务上，其目的就是为了让外面的世界通过这个“门口”可以访问到模块上的功能或服务。由于是跟外部环境做对接，因此给它定义为–接口。而虚基类则更像一间毛胚房，整个架子已经有了（包括门口），想要什么东西就直接往里面放，但是摆放的东西跟整个架子的设计有关，不是所有的东西都能乱摆，就好像原本规划为洗手间的空间，总不能把床摆在里面吧（当然，你乐意也是可以的。）。

症解答

说到这里，其实已经能够感觉到它们的区别是什么了，表面上虚基类感觉更加强大一点，可以像接口那样声明一系列的方法（这里的方法是没有实现体的，在虚基类中我们把这类方法叫“虚方法”），又能定义一些共有的属性；但是，因为虚基类也是一个类型，是必须要继承与它才能够拥有这样的一些特性，所以这就是它的限制和约束。

而接口总的来说是比虚基类要更加灵活一点，因为它没有涉及到类的层面，只跟类中方法绑定，不需要指定其类型。也就是说类型实现了接口中所定义的方法，那么，则可以为外部提供这样的功能。说得通俗一点就是门口你可以随便在哪间房子上开。而虚基类则不具有这样的能力。我们用代码来解释一下上面所说的。

//定义接口
interface IAction 

    function run();


//定义一个Person类
class Person : IAction

    function run()
    
          print("person run...");
    


//定义一个Dog类
class Dog : IAction

    function run()
    
        print("dog run...");
    

上面代码中定义了一个IAction的接口（一般的高级编程语言中都用interface这个词来表示接口，在Objective-C中则使用了Protocol一词来表示接口，其实也挺贴切，因为要调用接口的功能就是要按照其指定的协议来实现，包括传什么样参数，返回什么值），Person和Dog分别实现了IAction接口，可以看到Person和Dog是两个毫无关系的类型。

如果换作是虚基类则无法将这两种类型关联起来，因为实现的类型必须继承该虚基类，但是，有一种变通的做法就是对要关联的类型进行更高层次的抽象，那上面的例子来说，因为Person和Dog都属于动物，因此我们可以把虚基类定义为Animal类型。则有下面的做法：

//定义虚基类Animal
virtual class Animal

    //定义虚方法run
    virtual function run() : void;


//继承于Animal的Person类
class Person : Animal

    function run()
    
        print("person run...");
    


//继承于Animal的Dog类
class Dog : Animal

    function run()
    
        print("dog run...");
    

通过这样的做法确实是能够达到想要的效果， 但是如果你之前已经设计好了一个虚基类，对于后续需要在设计中加入这种不相关的类型，那么你就需要调整之前设计好的虚基类了，明显要花费额外的时间去做一些重构。

所以，设计时要选择使用接口还是虚基类？我个人觉得虚基类不适合作为提供外部调用。因为他与类型结构绑定，日后如果要进行调整就会影响对外行为。但是它可以作为内部某些业务处理的公共封装，配合类工厂模式屏蔽类型上的差异。例如写一个数据存储服务，它可能是文件存储，也可能是数据库存储，我们可以进行如下定义:

//定义数据存储服务的虚基类
virtual class DataStoreService

    //定义保存数据的纯虚方法
    virtual function saveData(data : Object) : void;


//定义文件数据存储服务类型
class FileStoreService : DataStoreService

    var _file:File;

    function saveData(data : Object) : void
    
        _file.writeData(data);
        _file.save();
    


//定义数据库存储服务类型
class DatabaseStoreService : DataStoreService

    var _db:Database;

    function saveData(data : Object) : void
    
        _db.insertData(data);
        _db.flush();
    


//定义一个数据存储类工厂
class DataStoreFactory


    //定义数据存储方式
    enum DataStoreType
    
        File,
        Database
    
    
    //获取数据存储服务方法
    function getDataStoreService(type : DataStoreType) : DataStoreService
    
        switch (type)
        
            case File:
                return new FileStoreService();
            case Database:
                return new DatabaseStoreService();
        
    

如上述代码所示（上面写的都是伪代码，只用于说明意图），只要使用DataStoreFactory然后根据自己需要的存储类型就能获取到不同的存储服务，而返回的类型是定义的虚基类DataStoreService，这样就能够很好地屏蔽FileStoreService和DatabaseStoreService中的一些设计细节，因为对于调用的人来说这些都可以是透明的。

而接口正是我们需要对外提供功能的一个比较好的方案。一来它不跟类型挂钩，二来又能像虚基类中的纯虚函一样可以屏蔽内部实现，对调用者透明不需要他理解里面的实现原理，只管调用和取得结果。第三个就是对于日后内部设计的升级改造时，无需改变接口的定义，只要把内部实现进行调整即可。我们来举个例子，假如之前我们一直使用文件作为主要的存储方式，那么使用接口来实现，可以类似如下代码：

//定义数据存储服务接口
interface IDataStoreService

    function saveData(data : Object) : void;


//定义文件存储服务，该类型不对外公开
class FileStoreService : IDataStoreService

    var _file : File;
    
    function saveData(data : Object) : void
    
        _file.writeData(data);
        _file.save();
    


//对外公开的Api类型
class Api 

    function getDataStoreSerivce( ) : IDataStoreService
    
        return new FileStoreService( );
    

值得注意的是，我们在设计时必须是要有一个对外公开的类，否则无法让外部可以访问到内部所提供的接口，上面代码提供公开类就是Api类型。从代码上来看我们的Api类型的getDataStoreService方法只返回了一个IDataStoreService的接口，并不涉及到FileStoreService。所以，当我们在进行改造时，可以直接把文件存储改为数据库存储，也不会对外部调用造成任何影响，如下面代码变更：

//定义数据存储服务接口
interface IDataStoreService

    function saveData(data : Object) : void;


//定义数据库存储服务类型
class DatabaseStoreService : IDataStoreService

    var _db:Database;

    function saveData(data : Object) : void
    
        _db.insertData(data);
        _db.flush();
    


//对外公开的Api类型
class Api 

    function getDataStoreSerivce( ) : IDataStoreService
    
        return new DatabaseStoreService( );
    

回到最初我朋友的那个问题，其实要使用虚基类还是接口来实现功能，这两者其实是没有任何冲突的，最好是两者结合使用，虚基类作为内部封装的公共元素而存在，可以根据领域的不同划分多个不同的虚基类，而在虚基类中定义的某项功能需要暴露给外界调用时，则可以使用接口来定义，同样根据不同的领域可以划分多个不同的接口。还是根据上面的例子，我们把虚基类和接口相结合，形成一个完整的数据存储服务模块：

//定义数据存储服务接口
interface IDataStoreService

    function saveData(data : Object) : void;


//定义数据存储服务的虚基类
virtual class DataStoreService : IDataStoreService

    //实现接口方法
    function saveData(data : Object) : void
    
        //由于实现接口的类型不允许不实现接口方法，
        //因此这里保留一个空实现方法，等待它的子类重写该方法。
    


//定义文件数据存储服务类型
class FileStoreService : DataStoreService

    var _file:File;

    function saveData(data : Object) : void
    
        _file.writeData(data);
        _file.save();
    


//定义数据库存储服务类型
class DatabaseStoreService : DataStoreService

    var _db:Database;

    function saveData(data : Object) : void
    
        _db.insertData(data);
        _db.flush();
    


//定义一个数据存储类工厂
class DataStoreFactory


    //定义数据存储方式
    enum DataStoreType
    
        File,
        Database
    
    
    //获取数据存储服务方法
    function getDataStoreService(type : DataStoreType) : DataStoreService
    
        switch (type)
        
            case File:
                return new FileStoreService();
            case Database:
                return new DatabaseStoreService();
        
    


//对外公开的Api类型
class Api 

    function getDataStoreSerivce( ) : IDataStoreService
    
        return DataStoreFactory.getDataStoreService(DataStoreType.Database);
    

症总结

接口 用于提供给外部调用的入口，根据功能领域的不同来划分不同的接口。其不与类型绑定，只跟类型中的成员方法相关。方便日后内部的升级改造，不影响对外提供的服务。

虚基类 用于内部封装类型的共有特征，由于虚基类不能直接实例化，因此可以起到屏蔽子类实现细节的效果。搭配类工厂来实现不同业务分派给不同的子类来进行处理。

在很多高级语言中两者都有定义（即使没有也可以代码层面去模仿和约定），善用这两种定义能够使自己的设计变得简单，结构变得清晰。

#其他症状

《【选择恐惧症】需不需要通用设计？》