[你必须知道的.NET] 第二回：对抽象编程：接口和抽象类

 本文将介绍如下内容：

• 面向对象思想：多态

• 接口

• 抽象类

 1. 引言

在我以前的一篇post《抽象类和接口的谁是谁非》中，和同事管伟的讨论，获得不少朋友的关注，由于是不成体系的论道，因此给你们了解形成不便，同时关于这个主题的系统性理论，我认为也有必要作以总结，所以才有了本篇的新鲜出炉。同时，我将把上贴中的问题顺便也在此作以交代。

2. 概念引入

• 什么是接口？

接口是包含一组虚方法的抽象类型，其中每一种方法都有其名称、参数和返回值。接口方法不能包含任何实现，CLR容许接口能够包含事件、属性、索引器、静态方法、静态字段、静态构造函数以及常数。可是注意：C#中不能包含任何静态成员。一个类能够实现多个接口，当一个类继承某个接口时，它不只要实现该接口定义的全部方法，还要实现该接口从其余接口中继承的全部方法。

定义方法为：

 

 public interface System.IComparable
    {
        int CompareTo(object o);
    }

    public class TestCls: IComparable
    {
        public TestCls()
        {
        } 

        private int _value;
        public int Value
        {
            get { return _value; }
            set { _value = value; }
        } 

        public int CompareTo(object o)
        {

            //使用as模式进行转型判断
            TestCls aCls = o as TestCls;
            if (aCls != null)
            {

            //实现抽象方法
            return _value.CompareTo(aCls._value);
            }
        }
    }

　　

• 什么是抽象类？

抽象类提供多个派生类共享基类的公共定义，它既能够提供抽象方法，也能够提供非抽象方法。抽象类不能实例化，必须经过继承由派生类实现其抽象方法，所以对抽象类不能使用new关键字，也不能被密封。若是派生类没有实现全部的抽象方法，则该派生类也必须声明为抽象类。另外，实现抽象方法由overriding方法来实现。

定义方法为：

/// <summary>
/// 定义抽象类
/// </summary>
abstract public class Animal
{
    //定义静态字段
    protected int _id; 

    //定义属性
    public abstract int Id
    {
        get;
        set;
    } 

    //定义方法
    public abstract void Eat(); 

    //定义索引器
    public string this[int i]
    {
        get;
        set;
    } 
} 

/// <summary>
/// 实现抽象类
/// </summary>
public class Dog: Animal
{
    public override int Id
    {
        get {return _id;}
        set {_id = value;}
    } 

    public override void Eat()
    {
        Console.Write("Dog Eats.")
    }
} 

　　

3. 相同点和不一样点

3.1 相同点

• 都不能被直接实例化，均可以经过继承实现其抽象方法。
• 都是面向抽象编程的技术基础，实现了诸多的设计模式。

3.2 不一样点

• 接口支持多继承；抽象类不能实现多继承。
• 接口只能定义抽象规则；抽象类既能够定义规则，还可能提供已实现的成员。
• 接口是一组行为规范；抽象类是一个不彻底的类，着重族的概念。
• 接口能够用于支持回调；抽象类不能实现回调，由于继承不支持。
• 接口只包含方法、属性、索引器、事件的签名，但不能定义字段和包含实现的方法；抽象类能够定义字段、属性、包含有实现的方法。 
• 接口能够做用于值类型和引用类型；抽象类只能做用于引用类型。例如，Struct就能够继承接口，而不能继承类。

 经过相同与不一样的比较，咱们只能说接口和抽象类，各有所长，但无优略。在实际的编程实践中，咱们要视具体状况来酌情量才，可是如下的经验和积累，或许能给你们一些启示，除了个人一些积累以外，不少都来源于经典，我相信经得起考验。因此在规则与场合中，咱们学习这些经典，最重要的是学以至用，固然我将以一家之言博你们之笑，看官请继续。

3.3 规则与场合

1. 请记住，面向对象思想的一个最重要的原则就是：面向接口编程。
2. 借助接口和抽象类，23个设计模式中的不少思想被巧妙的实现了，我认为其精髓简单说来就是：面向抽象编程。
3. 抽象类应主要用于关系密切的对象，而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
4. 接口着重于CAN-DO关系类型，而抽象类则偏重于IS-A式的关系；
5. 接口多定义对象的行为；抽象类多定义对象的属性； 
6. 接口定义可使用public、protected、internal 和private修饰符，可是几乎全部的接口都定义为public，缘由就没必要多说了。
7. “接口不变”，是应该考虑的重要因素。因此，在由接口增长扩展时，应该增长新的接口，而不能更改现有接口。
8. 尽可能将接口设计成功能单一的功能块，以.NET Framework为例，IDisposable、IDisposable、IComparable、IEquatable、IEnumerable等都只包含一个公共方法。
9. 接口名称前面的大写字母“I”是一个约定，正如字段名如下划线开头同样，请坚持这些原则。
10. 在接口中，全部的方法都默认为public。 
11. 若是预计会出现版本问题，能够建立“抽象类”。例如，建立了狗（Dog）、鸡（Chicken）和鸭（Duck），那么应该考虑抽象出动物（Animal）来应对之后可能出现风马牛的事情。而向接口中添加新成员则会强制要求修改全部派生类，并从新编译，因此版本式的问题最好以抽象类来实现。
12. 从抽象类派生的非抽象类必须包括继承的全部抽象方法和抽象访问器的实实现。
13. 对抽象类不能使用new关键字，也不能被密封，缘由是抽象类不能被实例化。
14. 在抽象方法声明中不能使用 static 或 virtual 修饰符。

以上的规则，我就厚颜无耻的暂定为T14条吧，写的这么累，就当一时的奖赏吧。你们也能够互通有无，我将及时修订。

4. 经典示例

4.1 绝对经典

.NET Framework是学习的最好资源，有意识的研究FCL是每一个.NET程序员的必修课，关于接口和抽象类在FCL中的使用，我有如下的建议：

1. FCL对集合类使用了基于接口的设计，因此请关注System.Collections中关于接口的设计实现；
2. FCL对数据流相关类使用了基于抽象类的设计，因此请关注System.IO.Stream类的抽象类设计机制。

4.2 别样小菜

下面的实例，由于是个人理解，所以给经典打上“相对”的记号，至于何时晋升为“绝对”，就看我在.NET追求的路上，是否可以一如既往的如此执着，所以我将把相对重构到绝对为止（呵呵）。 本示例没有阐述抽象类和接口在设计模式中的应用，由于那将是另外一篇有讨论价值的文本，本文着眼与概念和原则的把握，可是真正的应用来自于具体的需求规范。

设计结构如图所示：

 

1. 定义抽象类

   

  public abstract class Animal
    {
        protected string _name;

        //声明抽象属性
        public abstract string Name
        {
            get;
        }

        //声明抽象方法
        public abstract void Show();

        //实现通常方法
        public void MakeVoice()
        {
            Console.WriteLine("All animals can make voice!");
        }
    }

　　

2. 定义接口

    

   public interface IAction
    {
        //定义公共方法标签
        void Move();
    }

　　

3. 实现抽象类和接口  

  public class Duck : Animal, IAction
    {
        public Duck(string name)
        {
            _name = name;
        }

        //重载抽象方法
        public override void Show()
        {
            Console.WriteLine(_name + " is showing for you.");
        }

        //重载抽象属性
        public override string Name
        {
            get { return _name;}
        }

        //实现接口方法
        public void Move()
        {
            Console.WriteLine("Duck also can swim.");
        }
    }

    public class Dog : Animal, IAction
    {
        public Dog(string name)
        {
            _name = name;
        }

        public override void Show()
        {
            Console.WriteLine(_name + " is showing for you.");
        }

        public override string Name
        {
            get { return _name; }
        }

        public void Move()
        {
            Console.WriteLine(_name + " also can run.");
        }
    }

　　

4. 客户端实现

  public class TestAnmial
    {
        public static void Main(string [] args)
        {
            Animal duck = new Duck("Duck");
            duck.MakeVoice();
            duck.Show();

            Animal dog = new Dog("Dog");
            dog.MakeVoice();
            dog.Show();

            IAction dogAction = new Dog("A big dog");
            dogAction.Move();
        }
    }

　　

5. 他山之石

正所谓真理是你们看出来的，因此将园子里有创新性的观点潜列于此，一是感谢你们的共享，二是完善一家之言的不足，但愿可以将领域造成知识，受用于我，受用于众。

• dunai认为：抽象类是提取具体类的公因式，而接口是为了将一些不相关的类“杂凑”成一个共同的群体。至于他们在各个语言中的句法，语言细节并非我关心的重点。
• 桦山涧的收藏也很不错。
• Artech认为：所代码共用和可扩展性考虑，尽可能使用Abstract Class。固然接口在其余方面的优点，我认为也不可忽视。
• shenfx认为：当在差别较大的对象间寻求功能上的共性时，使用接口；当在共性较多的对象间寻求功能上的差别时，使用抽象基类。

          最后，MSDN的建议是：

• 若是预计要建立组件的多个版本，则建立抽象类。抽象类提供简单易行的方法来控制组件版本。经过更新基类，全部继承类都随更改自动更新。另外一方面，接口一旦建立就不能更改。若是须要接口的新版本，必须建立一个全新的接口。
• 若是建立的功能将在大范围的全异对象间使用，则使用接口。抽象类应主要用于关系密切的对象，而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
• 若是要设计小而简练的功能块，则使用接口。若是要设计大的功能单元，则使用抽象类。
• 若是要在组件的全部实现间提供通用的已实现功能，则使用抽象类。抽象类容许部分实现类，而接口不包含任何成员的实现。

6. 结论

接口和抽象类，是论坛上、课堂间讨论最多的话题之一，之因此将这个老话题拿出来再议，是由于从个人体会来讲，深入的理解这两个面向对象的基本内容，对于盘活面向对象的抽象化编程思想相当重要。本文基本概况了接口和抽象类的概念、异同和使用规则，从学习的观点来看，我认为这些总结已经足以表达其核心。可是，对于面向对象和软件设计的深刻理解，仍是创建在不断实践的基础上，Scott说本身天天坚持一个小时用来写Demo，那么咱们是否是更应该勤于键盘呢。对于接口和抽象类，请多用而知其然，多想而知其奥吧。