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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-Closed Principle)抽象类是其中的关键所在。二、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。本小节将从另一个层面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abstract 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如下所示使用abstract class方式定义Doorabstract class Door{abstract void open();abstract void close();}使用interface方式定义Doorinterface Door{void open();void close();}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abstract class Door{abstract void open();abstract void close();}interface Alarm{void alarm();}class Alarm Door extends Door implements Alarm{void open(){…}void close(){…}void alarm(){…}}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is-a关系interface表示的是like-a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。解决方案二简单的在Door的定义中增加一个alarm方法如下interface Door{void open();void close();void alarm();}或者abstract class Door{abstract void open();abstract void close();abstract void alarm();}那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下class AlarmDoor implements Door{void open(){…}void close(){…}void alarm(){…}或者class AlarmDoor extends 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 Principle)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。三、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给出了不同的定义方式下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下abstract class Demo{abstract void method1();abstract void method2();…使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下interface Demo{void method1();void method2();…}在abstract class方式中Demo可以有自己的数据成员也可以有非 abstract的成员方法而在interface方式的实现中Demo只能够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中一般不定义数据成员)所有的成员方法都是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都可以用来实现 design by contract 的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。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(因为Java不支持多继承 -- 转注)。但是一个类却可以实现多个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的定义中我们可以赋予方法的默认行为。但是在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但是这会增加一些复杂性有时会造成很大的麻烦。在 抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题那就是可能会造成维护上的麻烦。因 为如果后来想修改类的界面(一般通过 abstract class 或者interface来表示)以适应新的情况(比如添加新的方法或者给已用的方法中添 加新的参数)时就会非常的麻烦可能要花费很多的时间(对于派生类很多的情况尤为如此)。但是如果界面是通过abstract class来实现的那 么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。同样如果不能在抽象类中定义默认行为就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中违反了 one ruleone place 原则造成代码重复同样不利于以后的维护。因此在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。小结 1、接口中定义的变量默认是public static final 型且必须给其初值所以实现类中不能重新定义也不能改变其值。2、抽象类中的变量默认是 friendly 型其值可以在子类中重新定义也可以重新赋值。3、接口中的方法默认都是 public,abstract 类型的。4、abstract class和interface所反映出的设计理念不同。其实abstract class表示的是is-a关系interface表示的是like-a关系。5.实现抽象类和接口的类必须实现其中的所有方法。抽象类中可以有非抽象方法。接口中则不能有实现方法。6、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。但是一个类却可以实现多个interface。7、在abstract class 中可以有自己的数据成员也可以有非abstarct的成员方法而在interface中只能够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中一般不定义数据成员)所有的成员方法都是abstract的。结论 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希望读者朋友能够细细体会。如果上面有什么总结的不足或不对的地方还希望大虾们指点。
