转 抽象类和接口联系与区别

关键字: 抽象类与接口的区别

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、理解抽象类

abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类（本文中的抽象类并不是从abstract class翻译而来，它表示的是一个抽象体，而abstract class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，使用抽象类能为咱们带来什么好处呢？

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。

在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。咱们能够构造出一个固定的一组行 为的抽象描述，可是这组行为却可以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全部可能的派生类。模块可 以操做一个抽象体。因为模块依赖于一个固定的抽象体，所以它能够是不容许修改的；同时，经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 者必定知道，为了可以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。

2、从语法定义层面看abstract class和interface

在语法层面，Java语言对于abstract class和interface给出了不一样的定义方式，下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来讲明这种不一样。使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式以下：

 

java 代码

1. abstract class Demo ｛    
2.   
3. abstract void method1();    
4.   
5. abstract void method2();    
6.   
7. …    
8.   
9. ｝    

 

 

使用interface的方式定义Demo抽象类的方式以下：

 

java 代码

1. interface Demo {    
2.   
3. void method1();    
4.   
5. void method2();    
6.   
7. …    
8.   
9. }    

 

 

在abstract class方式中，Demo能够有本身的数据成员，也能够有非abstarct的成员方法，而在interface方式的实现中，Demo只可以有静态的 不能被修改的数据成员（也就是必须是static final的，不过在interface中通常不定义数据成员），全部的成员方法都是abstract的。从某种意义上说，interface是一种特殊 形式的abstract class。

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。

在抽象类中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。

一样，若是不能在抽象类中定义默认行为，就会致使一样的方法实现出如今该抽象类 的每个派生类中，违反了"one rule，one place"原则，形成代码重复，一样不利于之后的维护。所以，在abstract class和interface间进行选择时要很是的当心。

3、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。

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。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：

 

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 同的方案进行分析。

解决方案一：

简单的在Door的定义中增长一个alarm方法，以下：

 

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. }    

 

 

那么具备报警功能的AlarmDoor的定义方式以下：

 

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（好比：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：

 

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。

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。

 总结几句话来讲：

一、抽象类和接口都不能直接实例化，若是要实例化，抽象类变量必须指向实现全部抽象方法的子类对象，接口变量必须指向实现全部接口方法的类对象。

二、抽象类要被子类继承，接口要被类实现。

三、接口只能作方法申明，抽象类中能够作方法申明，也能够作方法实现

四、接口里定义的变量只能是公共的静态的常量，抽象类中的变量是普通变量。

五、抽象类里的抽象方法必须所有被子类所实现，若是子类不能所有实现父类抽象方法，那么该子类只能是抽象类。一样，一个实现接口的时候，如不能所有实现接口方法，那么该类也只能为抽象类。

六、抽象方法只能申明，不能实现。abstract void abc();不能写成abstract void abc(){}。

七、抽象类里能够没有抽象方法

八、若是一个类里有抽象方法，那么这个类只能是抽象类

九、抽象方法要被实现，因此不能是静态的，也不能是私有的。

十、接口可继承接口，并可多继承接口，但类只能单根继承。

　　特别是对于公用的实现代码，抽象类有它的优势。抽象类可以保证明现的层次关系，避免代码重复。然而，即便在使用抽 象类的场合，也不要忽视经过接口定义行为模型的原则。从实践的角度来看，若是依赖于抽象类来定义行为，每每致使过于复杂的继承关系，而经过接口定义行为能 够更有效地分离行为与实现，为代码的维护和修改带来方便。

 

 

 

本文转载自http://fzfx88.javaeye.com/blog/115393