[基础概念]这次，彻底弄懂接口及抽象类

Posted 2022-12-11 ouyangshima

抽象类及其作用

抽象类，顾名思义，即类的抽象。

在介绍面向对象概念时，我们知道类是客观事物的抽象，而抽象类又是类的进一步抽象，该怎么理解呢？

举个例子，我们定义若干个类 class BMW、class Benz、class Audi，分别对客观事物“宝马”、“奔驰”、“奥迪”三种汽车进行抽象，包含相关属性和行为（即方法）。但是我们知道，汽车都有通用的属性和行为，比如品牌、发动机、方向盘、轮胎等属性，前进、后退、转弯等行为，所以我们可以在宝马、奔驰等汽车之上，进一步抽象出“汽车”类 abstract class Car，包含通用的特性（属性和方法）。让 BMW、Benz、Audi 等继承抽象类 extends Car，便拥有了汽车的通用特性，然后在抽象类基础上定义各自的特殊属性及方法。

这里的 abstract class Car 即抽象类，可以看出，抽象类是用来捕捉子类的通用特性的，包括属性及行为。

接口及其作用

下面我们来看看接口，假使我研发出来一台会飞的汽车“伯特莱斯”（Bote-Royce），在程序中定义如下：

class BoteRoyce extends Car 
    //...省略通用特性

    /**
     * 可以飞
     */
    void fly() 
        System.out.println("假装会飞~");
    

看起来没问题，BoteRoyce extends Car：表达这是一辆汽车；fly() 方法：体现这车可以飞。
但是，随着技术发展，出现了众多可以制造飞行汽车的厂商，难道每一个可以飞的汽车都去定义一个 fly() 方法？
心想这还不简单，在抽象类 Car 中定义一个抽象方法 abstract void fly() 让子类去实现，不就可以了吗？
No No No… 正如不是所有牛奶都叫特仑苏一样，不是所有汽车都会飞，飞行功能不是汽车的通用特性。将 fly() 方法定义在 Car 中，显然违背了“抽象类用来捕捉子类的通用特性”这一原则。
在这种场景下，解决方案之一就是使用接口，如下：

/**
 * 飞行器接口
 */
public interface Aircraft 
    //定义抽象方法
    void fly();


//类 BoteRoyce 的定义修改如下：

/*
 * 实现 Aircraft 接口，表示具备飞行器能力
 */
class BoteRoyce extends Car implements Aircraft 

    /**
     * 覆写接口方法，实现飞行能力
     */
    @Override
    void fly() 
        System.out.println("假装会飞~");
    

再有其他品牌的飞行汽车，都可以通过 extends Car implements Aircraft 实现飞行能力。上述定义的 interface Aircraft 即为接口，我们通常使用接口对行为进行抽象。

接口和抽象类的区别

抽象类是对类本质的抽象，表达的是 is a 的关系，比如：BMW is a Car。抽象类包含并实现子类的通用特性，将子类存在差异化的特性进行抽象，交由子类去实现。
而接口是对行为的抽象，表达的是 like a 的关系。比如：Bote-Royce like a Aircraft（像飞行器一样可以飞），但其本质上 is a Car。接口的核心是定义行为，即实现类可以做什么，至于实现类主体是谁、是如何实现的，接口并不关心。

接口与抽象类的使用场景

熟悉 Java 的同学可能会质疑，上述关于接口的使用，完全可以通过再次抽象 Car 去实现：

/**
 * 会飞的汽车
 */
abstract class FlyCar extends Car 

    //定义抽象方法
    public abstract void fly();


//普通的汽车依然 extends Car，可以飞行的汽车 extends FlyCar 即可：

/*
 * 继承 FlyCar，表示是可以飞行的汽车
 */
class BoteRoyce extends FlyCar 

    /**
     * 覆写抽象方法，实现飞行能力
     */
    @Override
    public void fly() 
        System.out.println("假装会飞~");
    

如果你也这么想，表示你 get 到了抽象类的点。不过话说回来，这样的话接口岂不是没有存在的意义了？

当然不是了。就 BoteRoyce 而言，如果你关心的是“飞行汽车”这个整体，那么定义抽象类 FlyCar 是个不错的选择；如果你关心的是汽车具备“飞行”的行为，那不妨继续沿用前面使用 Aircraft 接口的方案。

这一点与设计模式中六大原则之一的“里氏替换原则”不谋而合，该原则指出：所有引用基类（抽象类或接口）的地方必须能透明地使用其子类的对象。也就是说，当你遵循该原则时，你必须要考虑你关心的是“飞行汽车”实体，还是“飞行”行为，并将其作为基类，从而决定程序所能接受的子类对象。

同时，“接口隔离原则”指导我们，一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。相比于抽象类 FlyCar，接口 Aircraft 能最大限度的减少对外暴露的接口，并隐藏细节，更符合这一原则。

所以说啊，面向对象只是指导我们编程的思想，而非条条框框。在实际开发中，具体使用抽象类还是接口，并没有绝对限制，而是取决于你的业务场景和架构设计。