[转]抽象类和接口

.Net提供了接口，这个不同于Class或者Struct的类型定义。接口有些情况，看似和抽象类一样，因此有些人认为在.Net可以完全用接口来替换抽象类。其实不然，接口和抽象类各有长处和缺陷，因此往往在应用当中，两者要结合来使用，从而互补长短。

 

接下来先说说抽象类和接口的区别。

区别一，两者表达的概念不一样。抽象类是一类事物的高度聚合，那么对于继承抽象类的子类来说，对于抽象类来说，属于“是”的关系；而接口是定义行为规范，因此对于实现接口的子类来说，相对于接口来说，是“行为需要按照接口来完成”。这些听起来有些虚，举个例子。例如，狗是对于所有狗类动物的统称，京哈是狗，牧羊犬是狗，那么狗的一般特性，都会在京哈，牧羊犬中找到，那么狗相对于京哈和牧羊犬来说，就属于这类事物的抽象类型；而对于“叫”这个动作来说，狗可以叫，鸟也可以叫。很明显，前者相当于所说的是抽象类，而后者指的就是接口。

 

区别二，抽象类在定义类型方法的时候，可以给出方法的实现部分，也可以不给出；而对于接口来说，其中所定义的方法都不能给出实现部分。

例如：

    public abstract class AbsTest

    {

        public virtual void Test()

        {

            Debug.WriteLine( "Test" );

        }

        public abstract void NewTest();

    }

 

    public interface ITest

    {

        void Test();

        void NewTest();

    }

 

区别三，继承类对于两者所涉及方法的实现是不同的。继承类对于抽象类所定义的抽象方法，可以不用重写，也就是说，可以延用抽象类的方法；而对于接口类所定义的方法或者属性来说，在继承类中必须要给出相应的方法和属性实现。

 

区别四，在抽象类中，新增一个方法的话，继承类中可以不用作任何处理；而对于接口来说，则需要修改继承类，提供新定义的方法。

 

知道了两者的区别，再来说说，接口相对于抽象类的优势。

好处一，接口不光可以作用于引用类型，也可以作用于值类型。而抽象类来说，只能作用于引用类型。

 

好处二，.Net的类型继承只能是单继承的，也就是说一个类型只能继承一个类型，而可以继承多个接口。其实，我对于这一点也比较赞同，多继承会使继承树变的混乱。

 

好处三，由于接口只是定义属性和方法，而与真正实现的类型没有太大的关系，因此接口可以被多个类型重用。相对于此，抽象类与继承类的关系更紧密些。

 

好处四，通过接口，可以减少类型暴露的属性和方法，从而便于保护类型对象。当一个实现接口的类型，可能包含其他方法或者属性，但是方法返回的时候，可以返回接口对象，这样调用端，只能通过接口提供的方法或者属性，访问对象的相关元素，这样可以有效保护对象的其他元素。

 

好处五，减少值类型的拆箱操作。对于Struct定义的值类型数据，当存放集合当中，每当取出来，都需要进行拆箱操作，这时采用Struct+Interface结合的方法，从而降低拆箱操作。

参看如下文章提供的方法。

http://blog.csdn.net/Knight94/archive/2006/10/08/1326326.aspx

 

相对于抽象类来说，接口有这么多好处，但是接口有一个致命的弱点，就是接口所定义的方法和属性只能相对于继承它的类型（除非在继承类中修改接口定义的函数标示），那么对于多层继承关系的时候，光用接口就很难实现。因为如果让每个类型都去继承接口而进行实现的话，首先不说编写代码比较繁琐，有时候执行的结果还是错误，尤其当子类型对象隐式转换成基类对象进行访问的时候。

那么这时候，需要用接口结合虚方法来实现。参看IDisposable在继承类型中的实现方法。

http://blog.csdn.net/Knight94/archive/2006/10/10/1329214.aspx

 

其实在继承中，到底使用接口还是抽象类。接口是固定的，约定俗成的，因此在继承类中必须提供接口相应的方法和属性的实现。而对于抽象类来说，抽象类的定义方法的实现，贯穿整个继承树，因此其中方法的实现或者重写都是不确定的。因此相对而言，抽象类比接口更灵活一些。

 

如下给出两者的简单对比表格。

	接口	抽象类
多继承	支持	不支持
类型限制	没有	有，只能是引用类型
方法实现	继承类型中必须给出方法实现	继承类中可以不给出
扩展性	比较麻烦	相对比较灵活
多层继承	比较麻烦，需要借助虚函数	比较灵活

 

总的来说，接口和抽象类是.Net为了更好的实现类型之间继承关系而提供的语言手段，而且两者有些相辅相成的关系。因此我并不强调用什么而不用什么，那么问题的关键在于，如何把这两种手段合理的应用到程序当中，这才是至关重要。

 

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Java 中

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，正是由于这两种机制的存在，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有很大的相似性，甚至可以相互替换，因此很多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，两者之间还是有很大的区别的，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二者之间进行选择的依据。

一、理解抽象类

abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类（本文中的抽象类并非从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，使用抽象类能为我们带来什么好处呢？

在面向对象的概念中，我们知道所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来却不是 这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果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。抽象类往往用来表征我们在对问题领 域进行分析、设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象。

比如：如果我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，它们是不同的，但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。正是因为抽象的概念在问题 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：

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抽象类的方式如下：

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可以有自己的数据成员，也可以有非abstarct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。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 rule，one 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。

三、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，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：

简单的在Door的定义中增加一个alarm方法，如下：

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. }    

那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下：

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。

解决方案二：

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：

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。

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。

 总结几句话来说：

1、抽象类和接口都不能直接实例化，如果要实例化，抽象类变量必须指向实现所有抽象方法的子类对象，接口变量必须指向实现所有接口方法的类对象。

2、抽象类要被子类继承，接口要被类实现。

3、接口只能做方法申明，抽象类中可以做方法申明，也可以做方法实现

4、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。

5、抽象类里的抽象方法必须全部被子类所实现，如果子类不能全部实现父类抽象方法，那么该子类只能是抽象类。同样，一个实现接口的时候，如不能全部实现接口方法，那么该类也只能为抽象类。

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

7、抽象类里可以没有抽象方法

8、如果一个类里有抽象方法，那么这个类只能是抽象类

9、抽象方法要被实现，所以不能是静态的，也不能是私有的。

10、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，抽象类有它的优点。抽象类能够保证实现的层次关系，避免代码重复。然而，即使在使用抽 象类的场合，也不要忽视通过接口定义行为模型的原则。从实践的角度来看，如果依赖于抽象类来定义行为，往往导致过于复杂的继承关系，而通过接口定义行为能 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。