Java 抽象类和接口的联系与区别

在Java语言中，接口类似于一种特殊的抽象类，它们之间具有很高的相似性，我先从语法定义和编程的角度对两者进行总结：

（1）接口和抽象类都不能被实例化，也就是说不能直接new对象，如果要实例化，接口先要被实现，由实现它的类对象实例化；抽象类也是由继承它的子类进行实例化。

（2）接口中不能有方法实现，只能做方法申明，抽象类可以有方法的实现。

（3）接口必须被实现，抽象类必须被继承，否则没有意义。

（4）接口中变量只能是静态常量，抽象类中变量就是普通变量。

（5）接口和抽象类中的抽象方法必须都被实现，否则子类只能是抽象类。

（6）抽象类中可以没有抽象方法，但是有抽象方法的类必须被定义成抽象类。

（7）抽象方法必须要被实现，所以不能是私有的或者静态的。

（8）接口可以继承接口，类只能单继承。

从设计理念角度看两者的设计思想：

     abstarct 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：

java 代码

1. abstract class Door {    
2.   
3. abstract void open();    
4.   
5. abstract void close()；    
6.   
7. }    

使用interface方式定义Door：

java 代码

1. interface Door {    
2.   
3. void open();    
4.   
5. void close();    
6.   
7. }    

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。

解决方案一：

简单的在Door的定义中增加一个alarm方法，如下：

java 代码

或者

java 代码

1. interface Door {    
2.   
3. void open();    
4.   
5. void close();    
6.   
7. void alarm();    
8.   
9. }     

那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下：

java 代码

1. class AlarmDoor extends Door {    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. }    

或者

java 代码

1. class AlarmDoor implements Door ｛    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. ｝     

这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP（Interface Segregation Priciple），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。

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： 

java 代码

1. abstract class Door {    
2.   
3. abstract void open();    
4.   
5. abstract void close()；    
6.   
7. }    

java 代码

1. interface Alarm {    
2.   
3. void alarm();    
4.   
5. }     

java 代码

1. class AlarmDoor extends Door implements Alarm {    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. }    

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。

abstract class和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式，它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往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，因为它们表现了概念间的不同的关系（虽然都能够实现需求的功能）。这其实也是语言的一种的惯用法。