工作好多年有可能还未真正了解接口和抽象类

菜菜 2020/9/8 21:33:50

抽象类和接口的定义和区别?抽象类在面向对象编程中解决了什么问题?接口在面向对象编程中解决了什么问题?如何决定该用抽象类还是接口?如果使用的语言不支持抽象类和接口,该如何应对?抽象类在面向对象编程的语言中,多数都添加了对抽象类和接口的支持,比如最常用的j…

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  1. 抽象类和接口的定义和区别?
  2. 抽象类在面向对象编程中解决了什么问题?
  3. 接口在面向对象编程中解决了什么问题?
  4. 如何决定该用抽象类还是接口?
  5. 如果使用的语言不支持抽象类和接口,该如何应对?

抽象类

在面向对象编程的语言中,多数都添加了对抽象类和接口的支持,比如最常用的java,C#等语言。

    //抽象类
    public abstract class Human
    {
        //抽象方法
        public abstract string Gender();
        //属性
        public string Name { get; set; }
        //方法
        public int GetAge()
        {
            return 1;
        }
    }

以上是一个普通的抽象类的定义,具体怎样使用,度娘有一大堆结果,其实总体来说抽象类主要有以下几点特征:

  1. 抽象类不能被实例化,只能被继承。也就是说如果 New Human()会报编译错误
  2. 抽象类也是类,可以包含属性和方法,方法可以包含实现,也可以不包含,不包含实现被称为抽象方法。
  3. 子类继承抽象类,必须要实现定义的所有抽象方法,不然编译器会报编译错误。

抽象类本质上还是类,只不过是一种不能被实例化的特殊类而已,但是在面向对象的设计过程中却起着非常重要的地位,本质上抽象类体现的是is-a的关系,就像上边定义的抽象类一样,Human类型抽象的是人类,假如我定义一个菜菜的类型来继承这个类型

 public class CaiCai : Human
    {
        public override string Gender()
        {
            return "男";
        }

    }

CaiCai这个类必须要提供抽象方法的实现才可以通过编译。抽象类的产生是面向对象开发思想的延伸,是解决代码复用问题的一个方案,更是把代码进行抽象化的一个结果。抽象类的设计思想是自下而上的,也就是说设计上应该先有子类,当子类逐渐增加,进而抽象出共用特性而产生抽象类。

说到这里,好多同学会问,如果我不用抽象类做父类也可以啊。不错,普通的类当然也可以代替抽象类的地位。但是有几点就看起来比较奇怪了

  1. 父类也可以进行实例化了,但是其中要抽象的方法看起来就比较怪了,因为这些方法只有子类中才有明确的定义,比如 以上代码中Human这个类如果修改为普通类型,那方法Gender()该返回什么内容呢?
  2. 在编译期间,如果子类没有实现父类的方法是不会报错的,这就加大了排查问题的难度,如果需要重写的方法很多,之后排查问题会非常头疼
  3. 抽象出来的父类如果可以被实例化,这本质上违反了面向对象的思想,毕竟父类是一个抽象化的概念,被实例化之后代表着什么比较令人困惑

接口

接口在系统设计中,最重要的作用就是解耦。你应该听过不止一次的“面向接口编程”和依赖倒置等思想,这些也是面向对象设计思想的一种体现。接口本质上是抽象出来的对象的行为,或者叫做契约。在面向接口开发中,调用者不关心接口的实现,而是依赖于接口的定义,接口定义的稳定性代表着一个系统的稳定性,如果一个系统对外的接口定义有问题,那这个系统多半是会死人的。

    public interface IHuman
    {
        //接口行为定义
        void Walk();
    }

以上只是一个简单接口的定义而已,接口的抽象小到可以是一个对象的行为抽象,大到可以是一个服务的行为抽象,更有可能是一个系统的行为抽象,所以接口是一个很泛的概念,但是本质上还是反应的是面向对象设计理念。由于接口是行为的定义,所以就决定了它有以下特点

  1. 接口只能定义行为,不能包含行为的实现
  2. 类型继承接口的时候,必须要实现接口的所有行为
  3. 接口不同于类,不能包含属性

由于接口体现的是行为准则,所以接口在定义的时候也可以利用面向对象设计理念,当多个不同接口定义了相同的行为,可以考虑抽象出更上层的接口来实现行为的复用。

写在最后

抽象类和接口都是对象的抽象行为产生的,只不过抽象类更加侧重于 is-a 的关系,它实现了代码复用,而接口更加侧重于行为的抽象(has -a),举一个很简单的栗子,如果设计一个鸟类的抽象该怎么做呢?不同的鸟可能羽毛的颜色不一样,像这样的属性可以利用抽象类,不同的鸟类可能会有不同的飞行行为,这样行为类的抽象利用接口来实现更加合适。

无论是接口还是抽象类,在代码层次上体现的是上下级关系,就算一个编程语言没有提供接口和抽象类的定义,只要能实现对象上下级关系,原理上也可以实现面向对象编程。编程的抽象思想始终在围绕着上下,内外这几个维度在合理的进化着。

说到接口的定义,其实还可以在泛化一下,接口中只有行为方法的定义,在一些不支持接口的编程语言中,可以把只包含方法的类看做接口的抽象定义,这在设计理念上是说的通的。

在继承层次上和设计流程上,抽象类是一种自下而上的设计思路,先有子类的代码,当子类逐渐增多,才会抽象出更加上层的父类。而接口不同,面向接口编程是一种自上而下的设计思路,先抽象出行为契约,然后才是实现。

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