java 抽象類與接口的區(qū)別總結(jié)

abstract class和interface是Java語(yǔ)言中對(duì)于抽象類定義進(jìn)行支持的兩種機(jī)制，正是由于這兩種機(jī)制的存在，才賦予了Java強(qiáng)大的面向?qū)ο竽芰Α?/p>

abstract class和interface之間在對(duì)于抽象類定義的支持方面具有很大的相似性，甚至可以相互替換，因此很多開發(fā)者在進(jìn)行抽象類定義時(shí)對(duì)于 abstract class和interface 選擇顯得比較隨意。

其實(shí)，兩者之間還是有很大的區(qū)別的，對(duì)于它們的選擇甚至反映出對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域本質(zhì)的 理解、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的理解是否正確、合理。本文將對(duì)它們之間的區(qū)別進(jìn)行一番剖析， 試圖給開發(fā)者提供一個(gè)在二者之間進(jìn)行選擇的依據(jù)。

一、理解抽象類

abstract class和interface在Java語(yǔ)言中都是用來(lái)進(jìn)行抽象類（本文中的抽象類并非從abstract class翻譯而來(lái)，它表示的是一個(gè)抽象體，而abstract class為Java語(yǔ)言中用 于定義抽象類的一種方法，請(qǐng)讀者注意區(qū)分）定義的，那么什么是抽象類，使用抽象類

能為我們帶來(lái)什么好處呢？

在面向?qū)ο蟮母拍钪?，我們知道所有的?duì)象都是通過(guò)類來(lái)描繪的，但是反過(guò)來(lái)卻不是 這樣。并不是所有的類都是用來(lái)描繪對(duì)象的，如果一個(gè)類中沒(méi)有包含足夠的信息來(lái)描繪一 個(gè)具體的對(duì)象，這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來(lái)表征我們?cè)趯?duì)問(wèn)題領(lǐng) 域進(jìn)行分析 、設(shè)計(jì)中得出的抽象概念，是對(duì)一系列看上去不同，但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象 比如：如果我們進(jìn)行一個(gè)圖形編輯軟件的開發(fā)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題領(lǐng)域存在著圓、三角形 這 樣一些具體概念，它們是不同的，但是它們又都屬于形狀這樣一個(gè)概念，形狀這個(gè)概念 在問(wèn)題領(lǐng)域是不存在的，它就是一個(gè)抽象概念。正是因?yàn)槌橄蟮母拍钤趩?wèn)題 領(lǐng)域沒(méi)有對(duì) 應(yīng)的具體概念，所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠?qū)嵗摹?br />

在面向?qū)ο箢I(lǐng)域，抽象類主要用來(lái)進(jìn)行類型隱藏。我們可以構(gòu)造出一個(gè)固定的一組行 為 的抽象描述，但是這組行為卻能夠有任意個(gè)可能的具體實(shí)現(xiàn)方式。這個(gè)抽象描述就是抽 象類，而這一組任意個(gè)可能的具體實(shí)現(xiàn)則表現(xiàn)為所有可能的派生類。模塊可 以操作一個(gè) 抽象體。由于模塊依賴于一個(gè)固定的抽象體，因此它可以是不允許修改的；同時(shí)，通過(guò) 從這個(gè)抽象體派生，也可擴(kuò)展此模塊的行為功能。熟悉OCP的讀 者一定知道，為了能夠 實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的一個(gè)最核心的原則OCP(Open-Closed Principle)，抽象類是其中的 關(guān)鍵所在。

二、從語(yǔ)法定義層面看abstract class和interface

在語(yǔ)法層面，Java語(yǔ)言對(duì)于abstract class和interface給出了不同的定義方式，下面以 定義一個(gè)名為Demo的抽象類為例來(lái)說(shuō)明這種不同。使用abstract class的方式定義Demo 抽象類的方式如下：

abstract class Demo ｛ 
abstract void method1(); 
abstract void method2(); 
… 
｝ 

使用interface的方式定義Demo抽象類的方式如下：

interface Demo { 
void method1(); 
void method2(); 
… 
} 

在abstract class方式中，Demo可以有自己的數(shù)據(jù)成員，也可以有非abstarct的成員方 法，而在interface方式的實(shí)現(xiàn)中，Demo只能夠有靜態(tài)的 不能被修改的數(shù)據(jù)成員（也就 是必須是static final的，不過(guò)在interface中一般不定義數(shù)據(jù)成員），所有的成員方法

都是abstract的。從某種意義上說(shuō)，interface是一種特殊 形式的abstract class。 從編程的角度來(lái)看，abstract class和interface都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)"design by contract" 的思想。但是在具體的使用上面還是有一些區(qū)別的。

首先，abstract class在Java語(yǔ)言中表示的是一種繼承關(guān)系，一個(gè)類只能使用一次繼承 關(guān)系。但是，一個(gè)類卻可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)interface。也許，這是Java語(yǔ)言的設(shè)計(jì)者在考慮 Java對(duì)于多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。

其次，在abstract class的定義中，我們可以賦予方法的默認(rèn)行為。但是在interface的 定義中，方法卻不能擁有默認(rèn)行為，為了繞過(guò)這個(gè)限制，必須使用委托，但是這會(huì) 增加 一些復(fù)雜性，有時(shí)會(huì)造成很大的麻煩。在抽象類中不能定義默認(rèn)行為還存在另一個(gè)比較嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是可能會(huì)造成維護(hù)上 的 麻煩。因?yàn)槿绻髞?lái)想修改類的界面（一般通過(guò)abstract class或者interface來(lái)表 示）以適應(yīng)新的情況（比如，添加新的方法或者給已用的方法中添加新的參數(shù)）時(shí)，就 會(huì)非常的麻煩，可能要花費(fèi)很多的時(shí) 間（對(duì)于派生類很多的情況，尤為如此）。但是如 果界面是通過(guò)abstract class來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么可能就只需要修改定義在abstract class 中的默認(rèn)行為就可以了。

同樣，如果不能在抽象類中定義默認(rèn)行為，就會(huì)導(dǎo)致同樣的方法實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)在該抽象類 的 每一個(gè)派生類中，違反了"one rule，one place"原則，造成代碼重復(fù)，同樣不利于以后 的維護(hù)。因此，在abstract class和interface間進(jìn)行選擇時(shí)要非常的小心。

三、從設(shè)計(jì)理念層面看abstract class和interface

上面主要從語(yǔ)法定義和編程的角度論述了abstract class和interface的區(qū)別，這些層面 的區(qū)別是比較低層次的、非本質(zhì)的。本文將從另一個(gè)層面：abstract class和interface 所反映出的設(shè)計(jì)理念，來(lái)分析一下二者的區(qū)別。作者認(rèn)為，從這個(gè)層面進(jìn)行分析才能理

解二者概念的本質(zhì)所在。

前面已經(jīng)提到過(guò)，abstarct class在Java語(yǔ)言中體現(xiàn)了一種繼承關(guān)系，要想使得繼承關(guān)系合理，父類和派生類之間必須存在"is a"關(guān)系，即父類和派生類在概念本質(zhì)上應(yīng)該是 相同的。對(duì)于interface 來(lái)說(shuō)則不然，并不要求interface的實(shí)現(xiàn)者和interface定義在 概念本質(zhì)上是一致的，僅僅是實(shí)現(xiàn)了interface定義的契約而已。為了使 論述便于理解 ，下面將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

考慮這樣一個(gè)例子，假設(shè)在我們的問(wèn)題領(lǐng)域中有一個(gè)關(guān)于Door的抽象概念，該Door具有執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作open和close，此時(shí)我們可以通過(guò)abstract class或者interface來(lái)定義一 個(gè)表示該抽象概念的類型，定義方式分別如下所示：

使用abstract class方式定義Door：

abstract class Door { 
abstract void open(); 
abstract void close()； 
} 

使用interface方式定義Door：

interface Door { 
void open(); 
void close(); 
} 

其他具體的Door類型可以extends使用abstract class方式定義的Door或者implements使 用interface方式定義的Door?？雌饋?lái)好像使用abstract class和interface沒(méi)有大的區(qū) 別。

如果現(xiàn)在要求Door還要具有報(bào)警的功能。我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)針對(duì)該例子的類結(jié)構(gòu)呢（在 本 例中，主要是為了展示abstract class和interface反映在設(shè)計(jì)理念上的區(qū)別，其他方面 無(wú)關(guān)的問(wèn)題都做了簡(jiǎn)化或者忽略）下面將羅列出可能的解決方案，并從設(shè)計(jì)理念層面對(duì) 這些不 同的方案進(jìn)行分析。

解決方案一：

簡(jiǎn)單的在Door的定義中增加一個(gè)alarm方法，如下：

abstract class Door { 
abstract void open(); 
abstract void close()； 
abstract void alarm(); 
} 

或者

interface Door { 
void open(); 
void close(); 
void alarm(); 
} 

那么具有報(bào)警功能的AlarmDoor的定義方式如下：

class AlarmDoor extends Door { 
void open() { … } 
void close() { … } 
void alarm() { … } 
} 

或者

class AlarmDoor implements Door ｛ 
void open() { … } 
void close() { … } 
void alarm() { … } 
｝ 

這種方法違反了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中的一個(gè)核心原則ISP（Interface Segregation Priciple ），在Door的定義中把Door概念本身固有的行為方法和另外一個(gè)概念"報(bào)警器"的行為方 法混在了一起。這樣引起的一個(gè)問(wèn)題是那些僅僅 依賴于Door這個(gè)概念的模塊會(huì)因?yàn)?報(bào) 警器"這個(gè)概念的改變（比如：修改alarm方法的參數(shù)）而改變，反之依然。

解決方案二：

既然open、close和alarm屬于兩個(gè)不同的概念，根據(jù)ISP原則應(yīng)該把它 們分別定義在代 表這兩個(gè)概念的抽象類中。定義方式有：這兩個(gè)概念都使用abstract class方式定義； 兩個(gè)概念都使用interface方式定義；一個(gè)概念使用abstract class方式定義，另一個(gè)概 念使用interface方式定義。

顯然，由于Java語(yǔ)言不支持多重繼承，所以兩個(gè)概念都使用abstract class方式定義是 不可行的。后面兩種方式都是可行的，但是對(duì)于它們的選擇卻反映出對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域中的 概念本質(zhì)的理解、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確、合理。我們一一來(lái)分析、說(shuō)明。

如果兩個(gè)概念都使用interface方式來(lái)定義，那么就反映出兩個(gè)問(wèn)題：

1、我們可能沒(méi)有理解清楚問(wèn)題領(lǐng)域，AlarmDoor在概念本質(zhì)上到底是Door還是報(bào)警器？

2、如果我們對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的理解沒(méi)有問(wèn)題，比如：我們通過(guò)對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的分析發(fā)現(xiàn)AlarmDoor在概念本質(zhì)上和Door是一致的，那么我們?cè)趯?shí)現(xiàn)時(shí)就沒(méi)有能夠正確的揭示我們 的設(shè)計(jì)意圖，因?yàn)樵谶@兩個(gè)概念的定義上（均使用 interface方式定義）反映不出上述 含義。

如果我們對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的理解是：AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door，同 時(shí)它有具有報(bào)警 的功能。我們?cè)撊绾蝸?lái)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)來(lái)明確的反映出我們的意思呢？前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)， abstract class在Java語(yǔ)言中表示一種繼承關(guān)系，而繼承關(guān)系在本質(zhì)上是"is a"關(guān)系。

所以對(duì)于Door這個(gè)概念，我們應(yīng)該使用abstarct class方式來(lái)定義。另外，AlarmDoor又 具有報(bào)警功能，說(shuō)明它又能夠完成報(bào)警概念中定義的行為，所以報(bào)警概念可以通過(guò) interface方式定 義。如下所示：

abstract class Door { 
abstract void open(); 
abstract void close()； 
} 
interface Alarm { 
void alarm(); 
} 
class AlarmDoor extends Door implements Alarm { 
void open() { … } 
void close() { … } 
void alarm() { … } 
} 

這種實(shí)現(xiàn)方式基本上能夠明確的反映出我們對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域的理解，正確的揭示我們的設(shè)計(jì) 意圖。其實(shí)abstract class表示的是"is a"關(guān)系，interface表示的是"like a"關(guān)系，大家在選擇時(shí)可以作為一個(gè)依據(jù)，當(dāng)然這是建立在對(duì)問(wèn)題領(lǐng)域的理解上的，比如：如
果我們認(rèn)為AlarmDoor在概念本質(zhì)上是報(bào)警器，同時(shí)又具有 Door的功能，那么上述的定義方式就要反過(guò)來(lái)了。

abstract class和interface是Java語(yǔ)言中的兩種定義抽象類的方式，它們之間有很大的 相似性。但是對(duì)于它們的選擇卻又往往反映出對(duì)于問(wèn)題領(lǐng)域中的概 念本質(zhì)的理解、對(duì)于 設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確、合理，因?yàn)樗鼈儽憩F(xiàn)了概念間的不同的關(guān)系（雖然都能夠?qū)?現(xiàn)需求的功能）。這其實(shí)也是語(yǔ)言的一種的慣用法。

抽象方法是必須實(shí)現(xiàn)的方法。就象動(dòng)物都要呼吸。但是魚用鰓呼吸，豬用肺呼吸。動(dòng)物類要有呼吸方法。怎么呼吸就是子類的事了?，F(xiàn)在有很多討論和建議提倡用interface代替abstract類，兩者從理論上可以做一般性的 混用，但是在實(shí)際應(yīng)用中，他們還是有一定區(qū)別的。抽象類一般作為公共的父類為子類的擴(kuò)展提供基礎(chǔ)，這里的擴(kuò)展包括了屬性上和行為上的。而接口一般來(lái)說(shuō)不考慮屬性，只考慮方法，使得子類可以自由的填補(bǔ)或者擴(kuò)展接口所定義的方法，就像JAVA王子所說(shuō) 的事件中的適配器就是一個(gè)很好的應(yīng)用。用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如說(shuō)一個(gè)教師，我們把它作為一個(gè)抽象類，有自己的屬性，比如說(shuō)年齡，教育程度，教師編號(hào)等等，而教師也是分很多種類的，我們就可以繼承教師類而擴(kuò)展特有的種類屬性，而普遍屬性已經(jīng)直接繼承了下來(lái)。

而接口呢~還是拿教師做例子，教師的行為很多，除了和普通人相同的以外，還有職業(yè)相關(guān)的行為，比如改考卷，講課等等，我們把這些行為定義成無(wú)body的方法，作為一個(gè)集合，它是一個(gè)interface。而教師張三李四的各自行為特點(diǎn)又有不同，那么他們就可以擴(kuò)展自己的行為body。從這點(diǎn)意義上來(lái)說(shuō)，interface偏重于行為。

總之，在許多情況下，接口確實(shí)可以代替抽象類，如果你不需要刻意表達(dá)屬性上的繼承 的話。

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