Java抽象类和接口的比较

         一个软件设计的好坏，我想很大程度上取决于它的总体架构，而这个总体架构其实就是你对整个宏观商业业务的抽象框架，当表明业务逻辑的高层抽象层结构 合理时，你底层的具体实现须要考虑的就仅仅是一些算法和一些具体的业务实现了。当你须要再开发另外一个相近的项目时，你之前的抽象层说不定还能够再次利用 。面对对象的设计，复用的重点其实应该是抽象层的复用，而不是具体某一个代码块的复用。

        abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义进行支持的两种机制，正是因为这两种机制的存在，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备很大的类似性，甚至能够相互替换，所以不少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，二者之间仍是有很大的区别的，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两者之间进行选择的依据。

1、抽象类：

在了解抽象类以前，先来了解一下抽象方法。抽象方法是一种特殊的方法：它只有声明，而没有具体的实现。抽象方法的声明格式为：

abstract void fun();

　　抽象方法必须用abstract关键字进行修饰。若是一个类含有抽象方法，则称这个类为抽象类，抽象类必须在类前用abstract关键字修饰。由于抽象类中含有无具体实现的方法，因此不能用抽象类建立对象

        抽象类就是为了继承而存在的，若是你定义了一个抽象类，却不去继承它，那么等于白白建立了这个抽象类，由于你不能用它来作任何事情。对于一个父类，若是它的某个方法在父类中实现出来没有任何意义，必须根据子类的实际需求来进行不一样的实现，那么就能够将这个方法声明为abstract方法，此时这个类也就成为abstract类了。

        在面向对象的概念中，咱们知道全部的对象都是经过类来描绘的，可是反过来却不是这样。并非全部的类都是用来描绘对象的，若是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。抽象类每每用来表征咱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一样，可是本质上相同的具体概念的抽象。好比：若是咱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，它们是不一样的，可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。正是由于抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念，因此用以表征抽象概念的抽象类是不可以实例化的。

          包含抽象方法的类称为抽象类，但并不意味着抽象类中只能有抽象方法，它和普通类同样，一样能够拥有成员变量和普通的成员方法。注意，抽象类和普通类的主要有三点区别：

　　1）抽象方法必须为public或者protected（由于若是为private，则不能被子类继承，子类便没法实现该方法），缺省状况下默认为public。

　　2）抽象类不能用来建立对象；

　　3）若是一个类继承于一个抽象类，则子类必须实现父类的抽象方法。若是子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为为abstract类。

　　在其余方面，抽象类和普通的类并无区别。

        在抽象类中，若是方法没有具体实现（就是方法后面没有{}），那么必须加上abstract来声明这个方法，而接口中不须要使用abstract来声明（抽象类之因此被称为抽象类，就是由于它包含有抽象方法。含有抽象方法的类叫作抽象类）

2、接口

接口，英文称做interface，在软件工程中，接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里，咱们能够体会到Java语言设计者的初衷，它是对行为的抽象。在Java中，定一个接口的形式以下：

[public] interface InterfaceName {
}




　　接口中能够含有 变量和方法。可是要注意，接口中的变量会被隐式地指定为public static final变量（而且只能是public static final变量，用private修饰会报编译错误），而方法会被隐式地指定为public abstract方法且只能是public abstract方法（用其余关键字，好比private、protected、static、 final等修饰会报编译错误），而且接口中全部的方法不能有具体的实现，也就是说，接口中的方法必须都是抽象方法。从这里能够隐约看出接口和抽象类的区别，接口是一种极度抽象的类型，它比抽象类更加“抽象”，而且通常状况下不在接口中定义变量。

　　要让一个类遵循某组特意的接口须要使用implements关键字，具体格式以下：

class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{

}

　　能够看出，容许一个类遵循多个特定的接口。若是一个非抽象类遵循了某个接口，就必须实现该接口中的全部方法。对于遵循某个接口的抽象类，能够不实现该接口中的抽象方法。

一、从语法定义层面

abstract class的方式定义Demo的方式以下

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

interface的方式定义Demo的方式以下

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

       1）抽象类能够提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在public abstract 方法；

　　2）抽象类中的成员变量能够是各类类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的；

　　3）接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类能够有静态代码块和静态方法；

　　4）一个类只能继承一个抽象类，而一个类却能够实现多个接口。

二、编程方式

从编程的角度来看，abstract class和interface均可以用来实现"design by contract"的思想。可是在具体的使用上面仍是有一些区别的。

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。可是，一个类却能够实现多个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，咱们能够赋予方法的默认行为。可是在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，可是这会 增长一些复杂性，有时会形成很大的麻烦。

在接口不能定义默认行为还存在另外一个比较严重的问题，那就是可能会形成维护上的麻烦。由于若是后来想修改类的界面（通常经过 abstract class或者interface来表示）以适应新的状况（好比，添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数）时，就会很是的麻烦，可能要花费不少的时间（对于派生类不少的状况，尤其如此）。可是若是界面是经过abstract class来实现的，那么可能就只须要修改定义在abstract class中的默认行为就能够了。

三、设计理念

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。本小节将从另外一个层面：abstract class和interface所反映出的设计理念，来分析一下两者的区别。做者认为，从这个层面进行分析才能理解两者概念的本质所在。

1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类总体进行抽象，包括属性、行为，可是接口倒是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不一样类的事物，可是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，能够将飞机设计为一个类Airplane，将鸟设计为一个类Bird，可是不能将 飞行 这个特性也设计为类，所以它只是一个行为特性，并非对一类事物的抽象描述。此时能够将 飞行 设计为一个接口Fly，包含方法fly( )，而后Airplane和Bird分别根据本身的须要实现Fly这个接口。而后至于有不一样种类的飞机，好比战斗机、民用飞机等直接继承Airplane便可，对于鸟也是相似的，不一样种类的鸟直接继承Bird类便可。从这里能够看出，继承是一个 "是否是"的关系，而 接口 实现则是 "有没有"的关系。若是一个类继承了某个抽象类，则子类一定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具有不具有的关系，好比鸟是否能飞（或者是否具有飞行这个特色），能飞行则能够实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。

2）设计层面不一样，抽象类做为不少子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计。什么是模板式设计？最简单例子，你们都用过ppt里面的模板，若是用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，若是它们的公共部分须要改动，则只须要改动模板A就能够了，不须要从新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，好比某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须所有更新。也就是说对于抽象类，若是须要添加新的方法，能够直接在抽象类中添加具体的实现，子类能够不进行变动；而对于接口则不行，若是接口进行了变动，则全部实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

前面已经提到过，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（参考文献〔3〕中有关于"is a"关系的大篇幅深刻的论述，有兴趣的读者能够参考）。对于interface 来讲则否则，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，下面将经过一个简单的实例进行说明。

考虑这样一个例子，假设在咱们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念，该Door具备执行两个动做open和close，此时咱们能够经过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型，定义方式分别以下所示

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();  
}

其余具体的Door类型能够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。

若是如今要求Door还要具备报警的功能。咱们该如何设计针对该例子的类结构呢（在本例中，主要是为了展现abstract class和interface反映在设计理念上的区别，其余方面无关的问题都作了简化或者忽略）？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一样的方案进行分析。

解决方案一：

//简单的在Door的定义中增长一个alarm方法，以下：
abstract class Door {  
abstract void open();  
abstract void close()；  
abstract void alarm();  
} 
///或者
interface Door {  
void open();  
void close();  
void alarm();  
} 
//那么具备报警功能的AlarmDoor的定义方式以下：
class AlarmDoor extends Door {  
void open() { … }  
void close() { … }  
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 Priciple），在Door的定义中把Door概念自己固有的行为方法和另一个概念"报警器"的行为方法混在了一块儿。这样引发的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会由于"报警器"这个概念的改变.

解决方案二：

既然open、close和alarm属于两个不一样的概念，根据ISP原则应该把它们分别定义在表明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，另外一个概念使用interface方式定义。

显然，因为Java语言不支持多重继承，因此两个概念都使用abstract class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的，可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。咱们一一来分析、说明。

若是两个概念都使用interface方式来定义，那么就反映出两个问题：一、咱们可能没有理解清楚问题领域，AlarmDoor在概念本质上究竟是Door仍是报警器？二、若是咱们对于问题领域的理解没有问题，好比：咱们经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，那么咱们在实现时就没有可以正确的揭示咱们的设计意图，由于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。

若是咱们对于问题领域的理解是：AlarmDoor在概念本质上是Door，同时它有具备报警的功能。咱们该如何来设计、实现来明确的反映出咱们的意思呢？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。因此对于Door这个概念，咱们应该使用abstarct class方式来定义。另外，AlarmDoor又具备报警功能，说明它又可以完成报警概念中定义的行为，因此报警概念能够经过interface方式定义。以下所示：

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

这种实现方式基本上可以明确的反映出咱们对于问题领域的理解，正确的揭示咱们的设计意图。其实abstract class表示的是"is a"关系，interface表示的是"like a"关系，你们在选择时能够做为一个依据，固然这是创建在对问题领域的理解上的，好比：若是咱们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器，同时又具备 Door的功能，那么上述的定义方式就要反过来了。

结论

1. Java接口和Java抽象类最大的一个区别，就在于Java抽象类能够提供某些方法的部分实现，而Java接口不能够（就是interface中只能定义方法，而不能有方法的实现，而在abstract class中则能够既有方法的具体实现，又有没有具体实现的抽象方法），这大概就是Java抽象类惟一的优势吧，但这个优势很是有用。若是向一个抽象类里加入一个新的具体方法时，那么它全部的子类都一会儿都获得了这个新方法，而Java接口作不到这一点，若是向一个Java接口里加入一个 新方法，全部实现这个接口的类就没法成功经过编译了，由于你必须让每个类都再实现这个方法才行，这显然是Java接口的缺点。这个在个人另一篇博客mapreduce 新旧API 区别中有提到相似的问题，在新的mapreduce api中更倾向于使用抽象类，而不是接口，由于这更容易扩展。缘由就是上面划线部分所说的。
2. 一个抽象类的实现只能由这个抽象类的子类给出，也就是说，这个实现处在抽象类所定义出的继承的等级结构中，而因为Java语言的单继承性，因此抽象类做为类型定义工具的效能大打折扣。在这一点上，Java接口的优点就出来了，任何一个实现了一个Java接口所规定的方法的类均可以具备这个接口的类型，而一个类能够实现任意多个Java接口，从而这个类就有了多种类型。（使用抽象类，那么继承这个抽象类的子类类型就比较单一，由于子类只能单继承抽象类；而子类可以同时实现多个接口，由于类型就比较多。接口和抽象类均可以定义对象，可是只能用他们的具体实现类来进行实例化。）
3. 从第2点不难看出，Java接口是定义混合类型的理想工具，混合类代表一个类不只仅具备某个主类型的行为，并且具备其余的次要行为。
4. 结合一、2点中抽象类和Java接口的各自优点，具精典的设计模式就出来了：声明类型的工做仍然由Java接口承担，可是同时给出一个Java 抽象类，且实现了这个接口，而其余同属于这个抽象类型的具体类能够选择实现这个Java接口，也能够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，而后紧跟着抽象类，这下两个的最大优势都能发挥到极至了。这个模式就是“缺省适配模式”。在Java语言API中用了这种模式，并且全都遵循必定的命名规范：Abstract ＋接口名。（A extends AbstractB implements interfaceC，那么B便可以选择实现(@Override)接口interfaceC中的方法，也能够选择不实现；A便可以选择实现(@Override)抽象类AbstractB中的方法，也能够选择不实现）

abstract class和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式，它们之间有很大的类似性。可是对于它们的选择却又每每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，由于它们表现了概念间的不一样的关系（虽然都可以实现需求的功能）。这其实也是语言的一种的惯用法，但愿读者朋友可以细细体会

参考文献

一、浅析Java抽象类和接口的比较

二、Java 接口和抽象类区别(写的很好，转了）

三、深刻理解Java的接口和抽象类