怎样设计抽象类

最近在做类设计时，正好有一个关于抽象类的定义，我顺便把定义抽象类的两种机制总结了一下，供大家参考。

在java中大家都知道对抽象类定义进行支持的两种机制（abstract和interface），因为这两种机制的存在，才赋予了java强大的面向对象的能力。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，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及合理性。通过本文希望能够加深大家对二者之间的理解。

 

什么是抽象类?

在面向对象的概念中，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。

实现抽象类的机制 ？

1、 抽象类

public abstract class BaseCache {

}

 

2、 接口

public interface class BaseCache {

}

 

二者之间区别

抽象机制

差异化

抽象类

1、 通过abstract定义抽象类。

2、 可以定义自己数据成员。

3、 可以定义非abstarct的成员方法。

4、 只能继承一个基类。

接口

1、 通过interface定义接口。

2、 只能够定义静态的不能被修改的数据成员（也就是必须是static final的）。

3、 不能定义非abstarct的成员方法。

4、 可以实现多个接口。

 

下面我们通过实际的例子来分析两种机制的差异化：

 业务场景：定义一个缓存基类，有多个缓存实例的实现。

abstract 类的方式定义：

Public abstract class BaseCache{

         public abstract void init();

         public abstract void clean();

}

Interface方式定义：

Public interface class BaseCache {

         public void init();

         public void clean();

}

我们其他的一些缓存实例类型通过继承abstract 类 BaseCache 和实现接口 BaseCache 方式来定义实例类型类，都可以满足业务场景需求，两者之间也没有什么差别，下面我们从细节点来分析，如果部分cache实例类型需要增加监控，判断当前缓存实例的容量是否超过系统的伐值。那么我们原来设计基础上增加一个monitor() 方法就可以实现了。

请看例子：

Public abstract class BaseCache{

         public abstract void init();

         public abstract void clean();

         public abstract Map<String,String> monitor();

}

我们一起来分析一下这种方法缺点，它违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP（Interface Segregation Priciple）在cache固有的行为和方式和监控混淆在一起了。因monitor()方法的存在会影响到cache类型的设计概念。如果我们根据ISP的原则，把不同概念的类型定义为两个抽象类，按照abstract 类的方式肯定是不行的，因为在java里面是不支持多继承的，显然没办法满足业务场景。如果是接口的方式呢？

请看例子：

Public interface class BaseCache {

         public void init();

         public void clean();

public Map<String,String> monitor();

}

这种做法分析，就很难清楚的区分设计意图，把概念混淆在一起，显然是没有理清业务意图。我们需求上真正业务意图是Cache具备init 和clean两种行为，部分cache实例需要具备监控的行为。

我现在的做法是一个abstract 和interface：

Public abstract class BaseCache{

         public abstract void init();

         public void clean();

}

Public interface class ICacheMonitor {

public Map<String,String> monitor();

}

 

public class PermissionCache extends BaseCache implements ICacheMonitor{

}

 

在BaseCache  类中Clean()方法定义为非abstract ，由基类提供默认实现，提升类的复用价值，如果部分cache实例需要进行监控的就实现ICacheMonitor 接口。