abstractclass和interface是Java語言中抽象類別定義支援的兩種機制,正是由於這兩種機制的存在,才賦予了Java強大的物件導向能力。 abstractclass和interface之間在對於抽象類別定義的支援方面具有很大的相似性,甚至可以相互替換,因此很多開發者在進行抽象類別定義時對於abstractclass和interface的選擇顯得比較隨意。其實,兩者之間還是有很大的區別的,對於它們的選擇甚至反映出對於問題領域本質的理解、對於設計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的差異進行一番剖析,試圖提供開發者一個在二者之間進行選擇的依據。
理解抽象類別
abstractclass和interface在Java語言中都是用來進行抽象類別(本文中的抽象類別並非從abstractclass翻譯而來,它表示的是一個抽象體,而abstractclass為Java語言中用來定義抽象類別的一種方法,請讀者註意區分)定義的,那麼什麼是抽象類,使用抽象類能為我們帶來什麼好處呢?
在物件導向的概念中,我們知道所有的物件都是透過類別來描繪的,但是反過來卻不是這樣。並不是所有的類別都是用來描繪對象的,如果一個類別中沒有包含足夠的資訊來描繪一個具體的對象,這樣的類別就是抽象類別。抽象類別往往用來表徵我們在對問題領域進行分析、設計中得出的抽象概念,是對一系列看上去不同,但是本質上相同的具體概念的抽象。例如:如果我們進行一個圖形編輯軟體的開發,就會發現問題領域存在著圓、三角形這樣一些具體概念,它們是不同的,但是它們又都屬於形狀這樣一個概念,形狀這個概念在問題領域是不存在的,它就是一個抽象概念。正是因為抽象的概念在問題領域沒有對應的具體概念,所以用以表徵抽象概念的抽象類別是不能夠實例化的。
在物件導向領域,抽象類別主要用來進行類型隱藏。我們可以建構出一個固定的一組行為的抽象描述,但這組行為卻能夠有任意個可能的具體實現方式。這個抽象描述就是抽象類,而這一組任意個可能的具體實作則表現為所有可能的衍生類別。模組可以操作一個抽象體。由於模組依賴一個固定的抽象體,因此它可以是不允許修改的;同時,透過從這個抽象體派生,也可擴展此模組的行為功能。熟悉OCP的讀者一定知道,為了能夠實現物件導向設計的一個最核心的原則OCP(Open-ClosedPrinciple),抽象類別是其中的關鍵所在。
從語法定義層面看abstractclass和interface
在語法層面,Java語言對於abstractclass和interface給出了不同的定義方式,以下以定義一個名為Demo的抽象類別為例來說明這種不同。
使用abstractclass的方式定義Demo抽象類別的方式如下:
從程式設計的角度來看,abstractclass和interface都可以用來實現"designbycontract"的思想。但是在具體的使用上面還是有一些差別的。
首先,abstractclass在Java語言中表示的是一種繼承關係,一個類別只能使用一次繼承關係。但是,一個類別卻可以實作多個interface。也許,這是Java語言的設計者在考慮Java對於多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。
其次,在abstractclass的定義中,我們可以賦予方法的預設行為。但是在interface的定義中,方法卻不能擁有預設行為,為了繞過這個限制,必須使用委託,但是這會增加一些複雜性,有時會造成很大的麻煩。
在抽象類別中不能定義預設行為還存在另一個比較嚴重的問題,那就是可能會造成維護上的麻煩。因為如果後來想修改類別的介面(一般透過abstractclass或interface來表示)以適應新的情況(例如,添加新的方法或在已使用的方法中添加新的參數)時,就會非常的麻煩,可能要花費很多的時間(對於衍生類別很多的情況,尤其如此)。但是如果介面是透過abstractclass來實現的,那麼可能就只需要修改定義在abstractclass中的預設行為就可以了。
同樣,如果不能在抽象類別中定義預設行為,就會導致同樣的方法實作出現在該抽象類別的每一個衍生類別中,違反了"onerule,oneplace"原則,造成程式碼重複,同樣不利於以後的維護。因此,在abstractclass和interface間進行選擇時要非常的小心。
從設計理念層面看abstractclass和interface 上面主要從語法定義和程式設計的角度論述了abstractclass和interface的區別,這些層面的區別是比較低層次的、非本質的。本小節將從另一個層面:abstractclass和interface所反映出的設計理念,來分析一下二者的差異。作者認為,