即日起在codingBlog上分享您的技术经验即可获得积分,积分可兑换现金哦。

解|Java中抽象类和接口的区别

微信 尚学堂java培训 11℃ 0评论
本文目录
[隐藏]


在Java语言中, abstract class 和interface 是支持抽象类定义的两种机制。正是由于这两种机制的存在,才赋予了Java强大的
面向对象能力。abstract
class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性,甚至可以相互替换,因此很多开发者在进行抽象类定义时对于abstract
class和interface的选择显得比较随意。

其实,两者之间还是有很大的区别的,对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。本文将对它们之间的区别进行一番剖析,试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。

1.理解抽象类

abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类(本文中的抽象类并非从abstract
class翻译而来,它表示的是一个抽象体,而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法,
请读者注意区分)定义的,那么什么是抽象类,使用抽象类能为我们带来什么好处呢?


面向对象的概念中,我们知道所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来却不是这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的,如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类。

抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、
设计中得出的抽象概念,是对一系列看上去不同,但是本质上相同的具体概念的抽象。

比如:如果我们进行一个图形编辑软件的开发,就会发现问题领域存在着圆、
三角形这样一些具体概念,它们是不同的,但是它们又都属于形状这样一个概念,形状这个概念在问题领域是不存在的,它就是一个抽象概念。

正是因为抽象的概念
在问题领域没有对应的具体概念,所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。

在面向对象领域,抽象类主要用来进行类型隐藏。
我们可以构造出一个固定的一组行为的抽象描述,但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。

这个抽象描述就是抽象类,而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可以操作一个抽象体。

由于模块依赖于一个固定的抽象体,因此它可以是不允许修改的;同时,通过从这个抽象体派生,也可扩展此模块的行为功能。

熟悉OCP的读者一定知
道,为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle),抽象类是其中的关键所在。

1.1.从语法定义层面看abstract class 和 interface

在语法层面,Java语言对于abstract
class和interface给出了不同的定义方式,下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。

使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下:

abstract class Demo{
  abstract void method1();
  abstract void method2();


使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下:

interface Demo{
  void method1();
  void method2();

}

在abstract class方式中,Demo可以有自己的数据成员,也可以有非
abstract的成员方法,而在interface方式的实现中,Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员(也就是必须是static final
的,不过在interface中一般不定义数据成员),所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说,interface是一种特殊形式的 abstract
class。

从编程的角度来看,abstract class和interface都可以用来实现 “design by contract”
的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。

首先,abstract class 在 Java
语言中表示的是一种继承关系,一个类只能使用一次继承关系(因为Java不支持多继承)。但是,一个类却可以实现多个interface。也许,这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。

其次,在abstract
class的定义中,我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中,方法却不能拥有默认行为,为了绕过这个限制,必须使用委托,但是这会增加一些复杂性,有时会造成很大的麻烦。

在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题,那就是可能会造成维护上的麻烦。因 为如果后来想修改类的界面(一般通过 abstract class
或者interface来表示)以适应新的情况(比如,添加新的方法或者给已用的方法中添
加新的参数时,就会非常的麻烦,可能要花费很多的时间(对于派生类很多的情况,尤为如此)。

但是如果界面是通过abstract class来实现的,那
么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。

同样,如果不能在抽象类中定义默认行为,就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中,违反了 “one rule,one place”
原则,造成代码重复,同样不利于以后的维护。因此,在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。

1.2.从设计理念层面看 abstract class 和 interface

上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区
别,这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本小节将从另一个层面:abstract
class和interface所反映出的设计理念,来分析一下二者的区别。芯学苑认为,从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。

前面已经提到过,abstract
class在Java语言中体现了一种继承关系,要想使得继承关系合理,父类和派生类之间必须存在”is-a”关系,即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。对于interface来说则不然,并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的,
仅仅是实现了interface定义的契约而已。

为了使论述便于理解,下面将通过一个简单的实例进行说明。

考虑这样一个例子,假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念,该Door具有执行两个动作open和close,此时我们可以通过abstract
class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型,定义方式分别如下所示:

使用abstract class方式定义Door:

abstract class Door{
  abstract void open();
  abstract void close();
}

使用interface方式定义Door:

interface Door{
  void open();
  void close();
}

其他具体的Door类型可以extends使用abstract
class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract
class和interface没有大的区别。

如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢(在本例中, 主要是为了展示 abstract class 和interface
反映在设计理念上的区别,其他方面无关的问题都做了简化或者忽略)?下面将罗列出可能的解 决方案,并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。

2.解决方案一:

简单的在Door的定义中增加一个alarm方法,如下:

abstract class Door{
  abstract void open();
  abstract void close();
  abstract void alarm();
}

或者

abstract class Door{
  abstract void open();
  abstract void close();
  abstract void alarm();
}

那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下:

abstract class Door{
  abstract void open();
  abstract void close();
  abstract void alarm();
}

或者

class AlarmDoor implements Door{
void open(){…}
void close(){…}
void alarm(){…}

这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则 ISP (Interface Segregation
Principle),在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念”报警器”的行为方
法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会因为”报警器”这个概念的改变(比如:修改alarm方法的参数)而改变,反之依然。

3.解决方案二:

既然open、close和alarm属于两个不同的概念,根据ISP原则应该把它们分别定 义在代表这两个概念的抽象类中。

定义方式有:这两个概念都使用
abstract class 方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念 使用 abstract class
方式定义,另一个概念使用interface方式定义。

显然,由于Java语言不支持多重继承,所以两个概念都使用abstract
class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的,但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。我们一一来分析、说明。

如果两个概念都使用interface方式来定义,那么就反映出两个问题:

1、我们可能没有
理解清楚问题领域,AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器?

2、如果我们对于问题领域的理解没有问题,比如:我们通过对于问题领域的分
析发现AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的,那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图,因为在这两个概念的定义上(均使用
interface方式定义)反映不出上述含义。

如果我们对于问题领域的理解是:

AlarmDoor在概念本质上是Door,同时它有具有报
警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢?前面已经说过,abstract class在Java语言中表示一种继承关系,而继承关系
在本质上是”is-a”关系。所以对于Door这个概念,我们应该使用abstarct class方式来定义。另外,AlarmDoor又具有报警功能,说
明它又能够完成报警概念中定义的行为,所以报警概念可以通过interface方式定义。

如下所示:

abstract class Door{
  abstract void open();
  abstract void close();
}
interface Alarm{
  void alarm();
}
class Alarm Door extends Door implements Alarm{
  void open(){…}
  void close(){…}
  void alarm(){…}
}

这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解,正确的揭示我们的设计意图。其 实abstract
class表示的是”is-a”关系,interface表示的是”like-a”关系,大家在选择时可以作为一个依据,当然这是建立在对问题领域的理解上的,比如:如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器,同时又具有Door的功能,那么上述的定义方式就要反过来了。

4.小结

1.abstract class 在 Java 语言中表示的是一种继承关系,一个类只能使用一次继承关系。但是,一个类却可以实现多个interface。

2.在abstract class 中可以有自己的数据成员,也可以有非abstarct的成员方法,而在interface中,只能够有静态的不能被修改的数据成员(也就是必须是static
final的,不过在 interface中一般不定义数据成员),所有的成员方法都是abstract的。

3.abstract class和interface所反映出的设计理念不同。其实abstract
class表示的是”is-a”关系,interface表示的是”like-a”关系。

4.实现抽象类和接口的类必须实现其中的所有方法。抽象类中可以有非抽象方法。接口中则不能有实现方法。

5.接口中定义的变量默认是public static final 型,且必须给其初值,所以实现类中不能重新定义,也不能改变其值。抽象类中的变量默认是
friendly 型,其值可以在子类中重新定义,也可以重新赋值。

6.接口中的方法默认都是 public,abstract类型的。

5.经典的设计模式:缺省/默认适配模式(Default Adapter)

声明类型的工作仍然由Java接口承担,但是同时给出一个Java抽象类,且实现了这个接口,而其他同属于这个抽象类型的具体类可以选择实现这个Java接口,也可以选择继承这个抽象类。

也就是说在层次结构中,Java接口在最上面,然后紧跟着抽象类,哈,这下两个的最大优点都能发挥到极至了。这个模式就是“缺省适配模式”。

尚学堂Java培训开课时间表

西安校区

Java全程就业培训【脱产班

开课时间:2017年05月09日  座中..

Android全程就业培训【脱产班

开课时间:已开班 少量余座  座a中..

Web前端全程就业培训【脱产班

开课时间:已开班 少量余座 座中..

电话:029-62258374  029-62326079

地址:陕西省西安市高新区科技二路西安软件园天泽大厦五楼

郑州校区

Java全程就业培训【脱产班】 

开课时间:已开班  少量余座  抢座中..

电话:0371-58500958

地址:河南省郑州市金水区东风路与文化路交叉南100米

什么是脱产班:

脱产班就是参加工作后再去校内进行学习

一种学习方式。其管理模式与高校普通班

级一样,学习期间完全脱离生产不在原单

位工作,全身心的进行全日制学习。不占

用学生周六和周日的工作时间,对学生有

正常的、相对固定的授课教室和管理要求

,有稳定的寒暑假安排。

一个有用的公众号

尚学堂java培训

     Android

     web前端

     培训基地

长按关注

亲爱的同学们:

      尚学堂java培训开班前有免费试听课程,想学习又不太确定的同学们赶紧联系老师,获取免费试听名额(每个班级的名额是有限的哦,速联速得)。

    获取方式:打开【尚学堂java培训】公众号,点击-精品课程-我要试听-联系老师获取免费试听名额;或直接联系公众号,让“万能”的小编为您解决一切问题!

转载请注明:CodingBlog » 解|Java中抽象类和接口的区别

喜欢 (0)or分享 (0)
发表我的评论
取消评论

*

表情