设计模式之美——接口VS抽象类

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了设计模式之美——接口VS抽象类相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

在面向对象编程中,抽象类和接口是两个经常被用到的语法概念,是面向对象四大特性,以及很多设计模式、设计思想、设计原则编程实现的基础。比如,我们可以使用接口来实现面向对象的抽象特性、多态特性和基于接口而非实现的设计原则,使用抽象类来实现面向对象的继承特性和模板设计模式等等。

抽象类特性

例如:Logger 是一个记录日志的抽象类,FileLogger 和 MessageQueueLogger 继承 Logger,分别实现两种不同的日志记录方式:记录日志到文件中和记录日志到消息队列中。

  • 抽象类不允许被实例化,只能被继承。也就是说,你不能 new 一个抽象类的对象出来(Logger logger = new Logger(…); 会报编译错误)。
  • 抽象类可以包含属性和方法。方法既可以包含代码实现(比如 Logger 中的 log() 方法),也可以不包含代码实现(比如 Logger 中的 doLog() 方法)。不包含代码实现的方法叫作抽象方法。
  • 子类继承抽象类,必须实现抽象类中的所有抽象方法。对应到例子代码中就是,所有继承 Logger 抽象类的子类,都必须重写 doLog() 方法。

接口特性

  • 接口不能包含属性(也就是成员变量)。
  • 接口只能声明方法,方法不能包含代码实现。
  • 类实现接口的时候,必须实现接口中声明的所有方法。

从语法特性上对比,这两者有比较大的区别,比如抽象类中可以定义属性、方法的实现,而接口中不能定义属性,方法也不能包含代码实现等等。除了语法特性,从设计的角度,两者也有比较大的区别。

抽象类实际上就是类,只不过是一种特殊的类,这种类不能被实例化为对象,只能被子类继承。我们知道,继承关系是一种 is-a 的关系,那抽象类既然属于类,也表示一种 is-a 的关系。

相对于抽象类的 is-a 关系来说,接口表示一种 has-a 关系,表示具有某些功能。 对于接口,有一个更加形象的叫法,那就是协议(contract)。

抽象类的意义

抽象类不能实例化,只能被继承。继承能解决代码复用的问题。所以,抽象类也是为代码复用而生的。多个子类可以继承抽象类中定义的属性和方法,避免在子类中,重复编写相同的代码。

不过,既然继承本身就能达到代码复用的目的,而继承也并不要求父类一定是抽象类,那我们不使用抽象类,照样也可以实现继承和复用。从这个角度上来讲,我们貌似并不需要抽象类这种语法呀。那抽象类除了解决代码复用的问题,还有什么其他存在的意义吗?

父类将复用方法定义好,供子类复用,不写抽象方法,子类各自实现自己的逻辑。
但是这样一来就失去了多态属性。简单,父类可以用一个空方法代替抽象方法,多态回来了。
空方法有几个问题:

  • 影响代码的可读;
  • 子类忘记实现(因为现在非强制了)
  • 父类可以实例化,增加了空方法被误用的风险。

接口的意义

抽象类更多的是为了代码复用,而接口就更侧重于解耦。接口是对行为的一种抽象,相当于一组协议或者契约,你可以联想类比一下 API 接口。调用者只需要关注抽象的接口,不需要了解具体的实现,具体的实现代码对调用者透明。接口实现了约定和实现相分离,可以降低代码间的耦合性,提高代码的可扩展性。实际上,接口是一个比抽象类应用更加广泛、更加重要的知识点。比如,我们经常提到的“基于接口而非实现编程”,就是一条几乎天天会用到,并且能极大地提高代码的灵活性、扩展性的设计思想。

如何选择:

  • 如果我们要表示一种 is-a 的关系,并且是为了解决代码复用的问题,我们就用抽象类;
  • 如果我们要表示一种 has-a 关系,并且是为了解决抽象而非代码复用的问题,那我们就可以使用接口。

从类的继承层次上来看,抽象类是一种自下而上的设计思路,先有子类的代码重复,然后再抽象成上层的父类(也就是抽象类)。而接口正好相反,它是一种自上而下的设计思路。 我们在编程的时候,一般都是先设计接口,再去考虑具体的实现。

以上是关于设计模式之美——接口VS抽象类的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

设计模式之美——基于接口编程

抽象类 vs. 接口 vs. mixins

设计模式之美学习笔记 -- 部分概念简记

设计模式之美(c++)-笔记-09-接口

设计模式之美—策略模式

Java中抽象类和接口的区别(abstract class VS interface)