抽象類（abstract class）和接口（interface）是Java語言中對于抽象類定義進(jìn)行支持的兩種機制，正是由于這兩種機制的存在，才賦予了Java強大的面向?qū)ο竽芰?。抽象類和接口之間在對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)行抽象類定義時對于抽象類和接口的選擇顯得比較隨意。其實，兩者之間還是有很大的區(qū)別的，對于它們的選擇甚至反映出對于問題領(lǐng)域本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的區(qū)別進(jìn)行一番剖析，試圖給開發(fā)者提供一個在二者之間進(jìn)行選擇的依據(jù)。

一、理解抽象類  

      抽象類和接口在Java語言中都是用來進(jìn)行抽象類（本文中的抽象類并非從abstract class翻譯而來，它表示的是一個抽象體，而abstract class為Java語言中用于定義抽象類的一種方法，請讀者注意區(qū)分）定義的，那么什么是抽象類，使用抽象類能為我們帶來什么好處呢？  

      在面向?qū)ο蟮母拍钪?，我們知道所有的對象都是通過類來描繪的，但是反過來卻不是這樣。并不是所有的類都是用來描繪對象的，如果一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象，這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來表征我們在對問題領(lǐng)域進(jìn)行分析、設(shè)計中得出的抽象概念，是對一系列看上去不同，但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象。比如：如果我們進(jìn)行一個圖形編輯軟件的開發(fā)，就會發(fā)現(xiàn)問題領(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概念，形狀這個概念在問題領(lǐng)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(lǐng)域沒有對應(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? 

     在面向?qū)ο箢I(lǐng)域，抽象類主要用來進(jìn)行類型隱藏。我們可以構(gòu)造出一個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可能的具體實現(xiàn)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現(xiàn)則表現(xiàn)為所有可能的派生類。模塊可以操作一個抽象體。由于模塊依賴于一個固定的抽象體，因此它可以是不允許修改的；同時，通過從這個抽象體派生，也可擴展此模塊的行為功能。熟悉OCP的讀者一定知道，為了能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο笤O(shè)計的一個最核心的原則OCP(Open-Closed Principle)，抽象類是其中的關(guān)鍵所在。  

二、從語法定義層面看抽象類和接口

      在語法層面，Java語言對于抽象類和接口給出了不同的定義方式，下面以定義一個名為Demo的抽象類為例來說明這種不同。  

使用抽象類的方式定義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(); ?
?… ?
} 

      在抽象類方式中，Demo可以有自己的數(shù)據(jù)成員，也可以有非abstarct的成員方法；而在接口方式的實現(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，接口是一種特殊形式的抽象類。   

三、從編程的角度看抽象類和接口

   從編程的角度來看，抽象類和接口都可以用來實現(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。

1、首先，抽象類在Java語言中表示的是一種繼承關(guān)系，一個類只能使用一次繼承關(guān)系。但是，一個類卻可以實現(xiàn)多個接口。也許，這是Java語言的設(shè)計者在考慮Java對于多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。  

2、其次，在抽象類的定義中，我們可以賦予方法的默認(rèn)行為。但是在接口的定義中，方法卻不能擁有默認(rèn)行為，為了繞過這個限制，必須使用委托，但是這會 增加一些復(fù)雜性，有時會造成很大的麻煩。  

    在抽象類中定義默認(rèn)行為，一旦抽象類中的行為方法發(fā)生改變，就會影響繼承他的子類。但是另一個方面，如果不利用抽象類中定義默認(rèn)行為，就會導(dǎo)致同樣的方法實現(xiàn)出現(xiàn)在該抽象類的每一個派生類中，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，在抽象類和接口間進(jìn)行選擇時要非常的小心。

四、從設(shè)計理念層面看抽象類和接口

      上面主要從語法定義和編程的角度論述了抽象類和接口的區(qū)別，這些層面的區(qū)別是比較低層次的、非本質(zhì)的。本小節(jié)將從另一個層面：抽象類和接口所反映出的設(shè)計理念，來分析一下二者的區(qū)別。作者認(rèn)為，從這個層面進(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，抽象類在Java語言中體現(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（參考文獻(xiàn)〔3〕中有關(guān)于"is a"關(guān)系的大篇幅深入的論述，有興趣的讀者可以參考）。對于接口來說則不然，并不要求接口的實現(xiàn)者和接口定義在概念本質(zhì)上是一致的，僅僅是實現(xiàn)了接口定義的契約而已。為了使論述便于理解，下面將通過一個簡單的實例進(jìn)行說明。  

      考慮這樣一個例子，假設(shè)在我們的問題領(lǐng)域中有一個關(guān)于Door的抽象概念，該Door具有執(zhí)行兩個動作open和close，此時我們可以通過抽象類或者接口來定義一個表示該抽象概念的類型，定義方式分別如下所示：  
使用抽象類方式定義Door：  

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

使用接口方式定義Door：  

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

其他具體的Door類型可以extends使用抽象類方式定義的Door或者implements使用接口方式定義的Door?？雌饋砗孟袷褂贸橄箢惡徒涌跊]有大的區(qū)別。  
如果現(xiàn)在要求Door還要具有報警的功能。我們該如何設(shè)計針對該例子的類結(jié)構(gòu)呢（在本例中，主要是為了展示抽象類和接口反映在設(shè)計理念上的區(qū)別，其他方面無關(guān)的問題都做了簡化或者忽略）？下面將羅列出可能的解決方案，并從設(shè)計理念層面對這些不同的方案進(jìn)行分析。

解決方案一：  
簡單的在Door的定義中增加一個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)計中的一個核心原則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概念"報警器"的行為方法混在了一起。這樣引起的一個問題是那些僅僅依賴于Door這個概念的模塊會因為"報警器"這個概念的改變（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概念的抽象類中。定義方式有：這兩個概念都使用抽象類方式定義；兩個概念都使用接口方式定義；一個概念使用抽象類方式定義，另一個概念使用接口方式定義。  
顯然，由于Java語言不支持多重繼承，所以兩個概念都使用抽象類方式定義是不可行的。后面兩種方式都是可行的，但是對于它們的選擇卻反映出對于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的反映是否正確、合理。我們一一來分析、說明。  
如果兩個概念都使用接口方式來定義，那么就反映出兩個問題：1、我們可能沒有理解清楚問題領(lǐng)域，AlarmDoor在概念本質(zhì)上到底是Door還是報警器？2、如果我們對于問題領(lǐng)域的理解沒有問題，比如：我們通過對于問題領(lǐng)域的分析發(fā)現(xiàn)AlarmDoor在概念本質(zhì)上和Door是一致的，那么我們在實現(xiàn)時就沒有能夠正確的揭示我們的設(shè)計意圖，因為在這兩個概念的定義上（均使用接口方式定義）反映不出上述含義。  
如果我們對于問題領(lǐng)域的理解是：AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door，同時它有具有報警的功能。我們該如何來設(shè)計、實現(xiàn)來明確的反映出我們的意思呢？前面已經(jīng)說過，抽象類在Java語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。所以對于Door這個概念，我們應(yīng)該使用抽象類方式來定義。另外，AlarmDoor又具有報警功能，說明它又能夠完成報警概念中定義的行為，所以報警概念可以通過接口方式定義。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() { … } ?
} ?

這種實現(xiàn)方式基本上能夠明確的反映出我們對于問題領(lǐng)域的理解，正確的揭示我們的設(shè)計意圖。其實抽象類表示的是"is a"關(guān)系，接口表示的是"like a"關(guān)系，大家在選擇時可以作為一個依據(jù)，當(dāng)然這是建立在對問題領(lǐng)域的理解上的，比如：如果我們認(rèn)為AlarmDoor在概念本質(zhì)上是報警器，同時又具有Door的功能，那么上述的定義方式就要反過來了。 

五、總結(jié)

小結(jié)一下抽象類和Java接口的一些區(qū)別。在使用上，沒有非抽象方法的抽象類與接口非常類似，不過請注意以下幾點：

1、一個類可以實現(xiàn)任意多個接口，但是它最多只能擴展一個抽象類；

2、抽象類可以允許有若干個非抽象方法，而接口里的所有方法都必須是抽象的，無論是否將它的方法顯式地聲明為抽象的；

3、抽象類可以聲明和使用字段；而接口卻不能，盡管接口可以創(chuàng)建static final常量；

4、抽象類方法的可見修飾符可以是public、protected、private或者無修飾符（表示包內(nèi)可見）；而接口的方法的可見性修飾符只能是public；

5、抽象類可以定義構(gòu)造器；而接口不行；

抽象類和接口是Java語言中的兩種定義抽象類的方式，它們之間有很大的相似性。但是對于它們的選擇卻又往往反映出對于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解、對于設(shè)計意圖的反映是否正確、合理，因為它們表現(xiàn)了概念間的不同的關(guān)系（雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)需求的功能）。所以該使用哪個取決于系統(tǒng)的規(guī)劃與需要，使用接口比較干凈利落，而且標(biāo)準(zhǔn)比較明確。使用抽象類可以使用類的功能來處理一些共同的事情。通常習(xí)慣將兩個一起使用，先為某些機制創(chuàng)建出一個接口，然后在設(shè)計一個抽象類實現(xiàn)這個接口。其中把某些方法給實現(xiàn)出來，作為默認(rèn)的行為處理，讓不需要修改的子類能重復(fù)使用。

到此這篇關(guān)于深入理解JAVA抽象類和接口的比較的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JAVA抽象類和接口內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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