抽象类和接口的区别使用和选择

Posted 2020-07-03

不谈抽象类可以有实现等语法糖的问题，本文主要讲在语义层面抽象类和接口的本质区别、以及使用以及选择。

 一、介绍

抽象类，首先是个类，类是对现实世界中对象的建模模型，抽象类是对类整体的抽象描述，包含方法，以及属性。接口是对类某特性行为的抽象。

对抽象类的继承才是Is-A的关系，对接口的实现，则是“有没有”的关系。比如鸟和飞机都有飞行这个特性，这个时候可以把飞行这个特性设计为接口：IFly。然后再让Airplane和Bird实现IFly这个接口，这样Airplane和Bird则拥有了飞行这个属性。

接下来飞机可能有多种，鸟也有多种，他们飞行的方法完全不同，这样就可以把Airplan和Bird设计成抽象类，让不同的飞机和鸟进行继承。

类图：

代码：

public abstract class AbstractAirplane : IFly
{
    public void Fly()
    {
        this.PrepareToFly();
        this.Step1();
        this.Step2();
    }

    private void PrepareToFly()
    {
    }

    protected abstract void Step1();

    protected abstract void Step2();

}

public abstract class AbstractBird : IFly
{
    public void Fly()
    {
        this.PrepareToFly();
        this.Step1();
        this.Step2();
    }

    private void PrepareToFly()
    {
    }

    protected abstract void Step1();

    protected abstract void Step2();

}

在上面的设计中，IFly定义了飞的行为：

1. AbstractAirplane是实现了该行为，并且定义了飞机飞行的模型，PrepareToFly，Step1，Step2。由于不同飞机的Step1和Step2各不相同，所以定义为Abstract，让子类自己实现
2. AbstractBird实现了该行为，并且定义了鸟的飞行模型，PrepareToFly，Step1，Step2。由于不同鸟的Step1和Step2各不相同，所以定义为Abstract，让子类自己实现

上面的例子可以看出，抽象类一种模版式的设计，接口是一种行为规范。

模版式设计：如果共用部分要修改，比如上图中的PrepareToFly，则只需要修改共用部分，不需要修改其他，对于抽象类来说，如果要增加方法，可以直接操作父类，子类可以不知情。

行为规范：如果接口要变更，实现这个接口的类都要修改。

二、接口与抽象类的选择

现实中门有两个方法Open(), Close()，定义方式分别如下所示:

使用接口方式定义门:

 interface IDoor
    {
        void Open();

        void Close();
    }

 

使用抽象类方式定义门:

 abstract class AbstractDoor
    {
        public abstract void Open();

        public abstract void Close();
    }

 

 

刚开始一切都OK，但是随着用户需求的发展，要给门加入报警（Alarm）功能，现在怎么做？

1. 把Alarm放入AbstractDoor中，这样所有继承自这个类的门都会有Alarm功能，但是并不是所有的门都有报警功能，这样违反了liskov替换原则
2. 把Alarm放入IDoor接口中，需要Alarm的门都实现这个接口，那么需要报警的门得同时实现Open和Close功能，其实有些报警的门不一定需要Open和Close功能，

分析：

从上面可以看出，Open和Close是一个门的固有属性，Alarm属于门的延伸附加行为，最好的解决办法是针对Alarm单独设计一个接口：

public interface IAlarm 
    {
        void Alarm();
    }

 

普通门的实现:

  public class NormalDoor : AbstractDoor
    {
        public override void Open()
        {
        }

        public override void Close()
        {
        }
    }

 

具有报警功能的门的实现：

 public class AlarmDoor : AbstractDoor,IAlarm
    {
        public override void Open()
        {
        }

        public override void Close()
        {
        }

        public void Alarm()
        {
        }
    }

 

只能报警的设备的实现：

 public class AlarmDevice : IAlarm
    {
        public void Alarm()
        {
        }
    }