Java中抽象类和接口在设计理念上的区别

　一、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abstractclass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？

　　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-ClosedPrinciple)，抽象类是其中的关键所在。

二、从语法定义层面看abstract class和interface

接口

抽象类

静态常量

 

一般变量

常量

静态变量

静态常量

抽象方法

方法

静态方法

抽象方法

抽象静态方法

使用关键字interface

使用关键字abstract

三、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。本文将从另一个层面：abstract class和interface所反映出的设计理念，来分析一下二者的区别。作者认为，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，abstarctclass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abstractclass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abstractclass方式定义Door：

java 代码

abstractclass Door {

 

abstractvoid open(); 

 

abstractvoid close()； 

 

}

　　使用interface方式定义Door：

java 代码

interfaceDoor {

 

voidopen(); 

 

voidclose(); 

 

}

　　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

abstractclass Door {

 

abstractvoid open(); 

 

abstractvoid close()； 

abstract void alarm(); 

 

}

　　或者

java 代码

interfaceDoor {

 

voidopen(); 

 

voidclose(); 

 

voidalarm(); 

 

}

　　那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下：

java 代码

classAlarmDoor extends Door {

 

voidopen() { … } 

 

voidclose() { … } 

 

voidalarm() { … } 

 

}

　　或者

java 代码

classAlarmDoor implements Door ｛

 

voidopen() { … } 

 

voidclose() { … } 

 

voidalarm() { … } 

 

｝

　　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

abstractclass Door {

 

abstractvoid open(); 

 

abstractvoid close()； 

 

}

java 代码

interfaceAlarm {

 

voidalarm(); 

 

}

java 代码

classAlarmDoor extends Door implements Alarm {

 

voidopen() { … } 

 

voidclose() { … } 

 

voidalarm() { … } 

 

}

　　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"isa"关系，interface表示的是"likea"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。

　　abstractclass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。