抽象类与接口

接口和内部类为我们提供了一种将接口与实现分离的更加结构化的方法。

抽象类与接口是java语言中对抽象概念进行定义的两种机制，正是由于他们的存在才赋予java强大的面向对象的能力。他们两者之间对抽象概念的支持有很大的相似，甚至可以互换，但是也有区别。

一、抽象类

我们都知道在面向对象的领域一切都是对象，同时所有的对象都是通过类来描述的，但是并不是所有的类都是来描述对象的。如果一个类没有足够的信息来描述一个具体的对象，而需要其他具体的类来支撑它，那么这样的类我们称它为抽象类。比如new Animal()，我们都知道这个是产生一个动物Animal对象，但是这个Animal具体长成什么样子我们并不知道，它没有一个具体动物的概念，所以他就是一个抽象类，需要一个具体的动物，如狗、猫来对它进行特定的描述，我们才知道它长成啥样。

在面向对象领域由于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实例化的。

同时，抽象类体现了数据抽象的思想，是实现多态的一种机制。它定义了一组抽象的方法，至于这组抽象方法的具体表现形式有派生类来实现。同时抽象类提供了继承的概念，它的出发点就是为了继承，否则它没有存在的任何意义。所以说定义的抽象类一定是用来继承的，同时在一个以抽象类为节点的继承关系等级链中，叶子节点一定是具体的实现类。（不知这样理解是否有错!!!高手指点….）

在使用抽象类时需要注意几点：

1、抽象类不能被实例化，实例化的工作应该交由它的子类来完成，它只需要有一个引用即可。

2、抽象方法必须由子类来进行重写。

3、只要包含一个抽象方法的抽象类，该方法必须要定义成抽象类，不管是否还包含有其他方法。

4、抽象类中可以包含具体的方法，当然也可以不包含抽象方法。

5、子类中的抽象方法不能与父类的抽象方法同名。

6、abstract不能与final并列修饰同一个类。

7、abstract 不能与private、static、final或native并列修饰同一个方法。、

实例：

定义一个抽象动物类Animal，提供抽象方法叫cry()，猫、狗都是动物类的子类，由于cry()为抽象方法，所以Cat、Dog必须要实现cry()方法。如下：

public abstract class Animal {
    public abstract void cry();
}

public class Cat extends Animal{

    @Override
    public void cry() {
        System.out.println("猫叫：喵喵...");
    }
}

public class Dog extends Animal{

    @Override
    public void cry() {
        System.out.println("狗叫:汪汪...");
    }

}

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Animal a1 = new Cat();
        Animal a2 = new Dog();
        
        a1.cry();
        a2.cry();
    }
}

--------------------------------------------------------------------
Output:
猫叫：喵喵...
狗叫:汪汪...

创建抽象类和抽象方法非常有用,因为他们可以使类的抽象性明确起来,并告诉用户和编译器打算怎样使用他们.抽象类还是有用的重构器,因为它们使我们可以很容易地将公共方法沿着继承层次结构向上移动。（From:Think in java ）

二、接口

接口是一种比抽象类更加抽象的“类”。这里给“类”加引号是我找不到更好的词来表示，但是我们要明确一点就是，接口本身就不是类，从我们不能实例化一个接口就可以看出。如new Runnable();肯定是错误的，我们只能new它的实现类。

接口是用来建立类与类之间的协议，它所提供的只是一种形式，而没有具体的实现。同时实现该接口的实现类必须要实现该接口的所有方法，通过使用 implements关键字，他表示该类在遵循某个或某组特定的接口，同时也表示着“interface只是它的外貌，但是现在需要声明它是如何工作的”。

接口是抽象类的延伸，java了保证数据安全是不能多重继承的，也就是说继承只能存在一个父类，但是接口不同，一个类可以同时实现多个接口，不管这些接口之间有没有关系，所以接口弥补了抽象类不能多重继承的缺陷，但是推荐继承和接口共同使用，因为这样既可以保证数据安全性又可以实现多重继承。

在使用接口过程中需要注意如下几个问题：

1、个Interface的方所有法访问权限自动被声明为public。确切的说只能为public，当然你可以显示的声明为protected、private，但是编译会出错！

2、接口中可以定义“成员变量”，或者说是不可变的常量，因为接口中的“成员变量”会自动变为为public static final。可以通过类命名直接访问：ImplementClass.name。

3、接口中不存在实现的方法。

4、实现接口的非抽象类必须要实现该接口的所有方法。抽象类可以不用实现。

5、不能使用new操作符实例化一个接口，但可以声明一个接口变量，该变量必须引用（refer to)一个实现该接口的类的对象。可以使用 instanceof 检查一个对象是否实现了某个特定的接口。例如：if(anObject instanceof Comparable){}。

6、在实现多接口的时候一定要避免方法名的重复。

三、抽象类与接口的区别

尽管抽象类和接口之间存在较大的相同点，甚至有时候还可以互换，但这样并不能弥补他们之间的差异之处。下面将从语法层次和设计层次两个方面对抽象类和接口进行阐述。

3.1语法层次

在语法层次，java语言对于抽象类和接口分别给出了不同的定义。下面已Demo类来说明他们之间的不同之处。

使用抽象类来实现:

public abstract class Demo {
    abstract void method1();
    
    
    void method2(){
        //实现
    }
}

使用接口来实现

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

抽象类方式中，抽象类可以拥有任意范围的成员数据，同时也可以拥有自己的非抽象方法，但是接口方式中，它仅能够有静态、不能修改的成员数据（但是我们一般是不会在接口中使用成员数据），同时它所有的方法都必须是抽象的。在某种程度上来说，接口是抽象类的特殊化。

对子类而言，它只能继承一个抽象类（这是java为了数据安全而考虑的），但是却可以实现多个接口。

3.2设计层次

上面只是从语法层次和编程角度来区分它们之间的关系，这些都是低层次的，要真正使用好抽象类和接口，我们就必须要从较高层次来区分了。只有从设计理念的角度才能看出它们的本质所在。一般来说他们存在如下三个不同点：

1、抽象层次不同。抽象类是对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。

2、跨域不同。抽象类所跨域的是具有相似特点的类，而接口却可以跨域不同的类。我们知道抽象类是从子类中发现公共部分，然后泛化成抽象类，子类继承该父类即可，但是接口不同。实现它的子类可以不存在任何关系，共同之处。例如猫、狗可以抽象成一个动物类抽象类，具备叫的方法。鸟、飞机可以实现飞Fly接口，具备飞的行为，这里我们总不能将鸟、飞机共用一个父类吧！所以说抽象类所体现的是一种继承关系，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。对于接口则不然，并不要求接口的实现者和接口定义在概念本质上是一致的，仅仅是实现了接口定义的契约而已。

3、设计层次不同。对于抽象类而言，它是自下而上来设计的，我们要先知道子类才能抽象出父类，而接口则不同，它根本就不需要知道子类的存在，只需要定义一个规则即可，至于什么子类、什么时候怎么实现它一概不知。比如我们只有一个猫类在这里，如果你这是就抽象成一个动物类，是不是设计有点儿过度？我们起码要有两个动物类，猫、狗在这里，我们在抽象他们的共同点形成动物抽象类吧！所以说抽象类往往都是通过重构而来的！但是接口就不同，比如说飞，我们根本就不知道会有什么东西来实现这个飞接口，怎么实现也不得而知，我们要做的就是事前定义好飞的行为接口。所以说抽象类是自底向上抽象而来的，接口是自顶向下设计出来的。

（上面纯属个人见解，如有出入、错误之处，望各位指点！！！！）

为了更好的阐述他们之间的区别，下面将使用一个例子来说明。该例子引自：http://blog.csdn.net/ttgjz/article/details/2960451

我们有一个Door的抽象概念，它具备两个行为open()和close()，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：

抽象类：

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

接口

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

至于其他的具体类可以通过使用extends使用抽象类方式定义Door或者Implements使用接口方式定义Door，这里发现两者并没有什么很大的差异。

但是现在如果我们需要门具有报警的功能，那么该如何实现呢？

解决方案一：给Door增加一个报警方法:clarm();

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

或者

interface 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)—见批注，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，那么我们依据ISP原则将它们分开定义在两个代表两个不同概念的抽象类里面，定义的方式有三种：

1、两个都使用抽象类来定义。

2、两个都使用接口来定义。

3、一个使用抽象类定义，一个是用接口定义。

由于java不支持多继承所以第一种是不可行的。后面两种都是可行的，但是选择何种就反映了你对问题域本质的理解。

如果选择第二种都是接口来定义，那么就反映了两个问题：1、我们可能没有理解清楚问题域，AlarmDoor在概念本质上到底是门还报警器。2、如果我们对问题域的理解没有问题，比如我们在分析时确定了AlarmDoor在本质上概念是一致的，那么我们在设计时就没有正确的反映出我们的设计意图。因为你使用了两个接口来进行定义，他们概念的定义并不能够反映上述含义。

第三种，如果我们对问题域的理解是这样的：AlarmDoor本质上Door，但同时它也拥有报警的行为功能，这个时候我们使用第三种方案恰好可以阐述我们的设计意图。AlarmDoor本质是们，所以对于这个概念我们使用抽象类来定义，同时AlarmDoor具备报警功能，说明它能够完成报警概念中定义的行为功能，所以alarm可以使用接口来进行定义。如下：

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(){}
}

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。其实抽象类表示的是"is-a"关系，接口表示的是"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。

批注：

ISP（Interface Segregation Principle）：面向对象的一个核心原则。它表明使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。

一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的。

一个接口代表一个角色，不应当将不同的角色都交给一个接口。没有关系的接口合并在一起，形成一个臃肿的大接口，这是对角色和接口的污染。

四、总结

1、抽象类在java语言中所表示的是一种继承关系，一个子类只能存在一个父类，但是可以存在多个接口。

2、在抽象类中可以拥有自己的成员变量和非抽象类方法，但是接口中只能存在静态的不可变的成员数据（不过一般都不在接口中定义成员数据），而且它的所有方法都是抽象的。

3、抽象类和接口所反映的设计理念是不同的，抽象类所代表的是“is-a”的关系，而接口所代表的是“like-a”的关系。

抽象类和接口是java语言中两种不同的抽象概念，他们的存在对多态提供了非常好的支持，虽然他们之间存在很大的相似性。但是对于他们的选择往往反应了您对问题域的理解。只有对问题域的本质有良好的理解，才能做出正确、合理的设计。

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接口和抽象类的区别 --相信你看完不会再混淆了

我想，对于各位使用面向对象编程语言的程序员来说，“接口”这个名词一定不陌生，但是不知各位有没有这样的疑惑：接口有什么用途？它和抽象类有什么区别？能不能用抽象类代替接口呢？而且，作为程序员，一定经常听到“面向接口编程”这个短语，那么它是什么意思？有什么思想内涵？和面向对象编程是什么关系？本文将一一解答这些疑问。

1.面向接口编程和面向对象编程是什么关系

首先，面向接口编程和面向对象编程并不是平级的，它并不是比面向对象编程更先进的一种独立的编程思想，而是附属于面向对象思想体系，属于其一部分。或者说，它是面向对象编程体系中的思想精髓之一。

2.接口的本质

接口，在表面上是由几个没有主体代码的方法定义组成的集合体，有唯一的名称，可以被类或其他接口所实现（或者也可以说继承）。它在形式上可能是如下的样子：

interface InterfaceName

{

void Method1();

void Method2(int para1);

void Method3(string para2,string para3);

}

那么，接口的本质是什么呢？或者说接口存在的意义是什么。我认为可以从以下两个视角考虑：

1）接口是一组规则的集合，它规定了实现本接口的类或接口必须拥有的一组规则。体现了自然界“如果你是……则必须能……”的理念。

例如，在自然界中，人都能吃饭，即“如果你是人，则必须能吃饭”。那么模拟到计算机程序中，就应该有一个IPerson（习惯上，接口名由“I”开头）接口，并有一个方法叫Eat()，然后我们规定，每一个表示“人”的类，必须实现IPerson接口，这就模拟了自然界“如果你是人，则必须能吃饭”这条规则。

从这里，我想各位也能看到些许面向对象思想的东西。面向对象思想的核心之一，就是模拟真实世界，把真实世界中的事物抽象成类，整个程序靠各个类的实例互相通信、互相协作完成系统功能，这非常符合真实世界的运行状况，也是面向对象思想的精髓。

2）接口是在一定粒度视图上同类事物的抽象表示。注意这里我强调了在一定粒度视图上，因为“同类事物”这个概念是相对的，它因为粒度视图不同而不同。

例如，在我的眼里，我是一个人，和一头猪有本质区别，我可以接受我和我同学是同类这个说法，但绝不能接受我和一头猪是同类。但是，如果在一个动物学家眼里，我和猪应该是同类，因为我们都是动物，他可以认为“人”和“猪”都实现了IAnimal这个接口，而他在研究动物行为时，不会把我和猪分开对待，而会从 “动物”这个较大的粒度上研究，但他会认为我和一棵树有本质区别。

现在换了一个遗传学家，情况又不同了，因为生物都能遗传，所以在他眼里，我不仅和猪没区别，和一只蚊子、一个细菌、一颗树、一个蘑菇乃至一个SARS病毒都没什么区别，因为他会认为我们都实现了IDescendable这个接口（注：descend vi. 遗传），即我们都是可遗传的东西，他不会分别研究我们，而会将所有生物作为同类进行研究，在他眼里没有人和病毒之分，只有可遗传的物质和不可遗传的物质。但至少，我和一块石头还是有区别的。

可不幸的事情发生了，某日，地球上出现了一位伟大的人，他叫列宁，他在熟读马克思、恩格斯的辩证唯物主义思想巨著后，颇有心得，于是他下了一个著名的定义：所谓物质，就是能被意识所反映的客观实在。至此，我和一块石头、一丝空气、一条成语和传输手机信号的电磁场已经没什么区别了，因为在列宁的眼里，我们都是可以被意识所反映的客观实在。如果列宁是一名程序员，他会这么说：所谓物质，就是所有同时实现了“IReflectabe”和“IEsse”两个接口的类所生成的实例。（注：reflect v. 反映 esse n. 客观实在）

也许你会觉得我上面的例子像在瞎掰，但是，这正是接口得以存在的意义。面向对象思想和核心之一叫做多态性，什么叫多态性？说白了就是在某个粒度视图层面上对同类事物不加区别的对待而统一处理。而之所以敢这样做，就是因为有接口的存在。像那个遗传学家，他明白所有生物都实现了IDescendable接口，那只要是生物，一定有Descend（）这个方法，于是他就可以统一研究，而不至于分别研究每一种生物而最终累死。

可能这里还不能给你一个关于接口本质和作用的直观印象。那么在后文的例子和对几个设计模式的解析中，你将会更直观体验到接口的内涵。

3.面向接口编程综述

通过上文，我想大家对接口和接口的思想内涵有了一个了解，那么什么是面向接口编程呢？我个人的定义是：在系统分析和架构中，分清层次和依赖关系，每个层次不是直接向其上层提供服务（即不是直接实例化在上层中），而是通过定义一组接口，仅向上层暴露其接口功能，上层对于下层仅仅是接口依赖，而不依赖具体类。

这样做的好处是显而易见的，首先对系统灵活性大有好处。当下层需要改变时，只要接口及接口功能不变，则上层不用做任何修改。甚至可以在不改动上层代码时将下层整个替换掉，就像我们将一个WD的60G硬盘换成一个希捷的160G的硬盘，计算机其他地方不用做任何改动，而是把原硬盘拔下来、新硬盘插上就行了，因为计算机其他部分不依赖具体硬盘，而只依赖一个IDE接口，只要硬盘实现了这个接口，就可以替换上去。从这里看，程序中的接口和现实中的接口极为相似，所以我一直认为，接口（interface）这个词用的真是神似！

使用接口的另一个好处就是不同部件或层次的开发人员可以并行开工，就像造硬盘的不用等造CPU的，也不用等造显示器的，只要接口一致，设计合理，完全可以并行进行开发，从而提高效率。

本篇文章先到这里。最后我想再啰嗦一句：面向对象的精髓是模拟现实，这也可以说是我这篇文章的灵魂。所以，多从现实中思考面向对象的东西，对提高系统分析设计能力大有脾益。

下篇文章，我将用一个实例来展示接口编程的基本方法。

而第三篇，我将解析经典设计模式中的一些面向接口编程思想，并解析一下.NET分层架构中的面向接口思想。

对本文的补充：

仔细看了各位的回复，非常高兴能和大家一起讨论技术问题。感谢给出肯定的朋友，也要感谢提出意见和质疑的朋友，这促使我更深入思考一些东西，希望能借此进步。在这里我想补充一些东西，以讨论一些回复中比较集中的问题。

1.关于“面向接口编程”中的“接口”与具体面向对象语言中“接口”两个词

看到有朋友提出“面向接口编程”中的“接口”二字应该比单纯编程语言中的interface范围更大。我经过思考，觉得很有道理。这里我写的确实不太合理。我想，面向对象语言中的“接口”是指具体的一种代码结构，例如C#中用interface关键字定义的接口。而“面向接口编程”中的“接口”可以说是一种从软件架构的角度、从一个更抽象的层面上指那种用于隐藏具体底层类和实现多态性的结构部件。从这个意义上说，如果定义一个抽象类，并且目的是为了实现多态，那么我认为把这个抽象类也称为“接口”是合理的。但是用抽象类实现多态合理不合理？在下面第二条讨论。

概括来说，我觉得两个“接口”的概念既相互区别又相互联系。“面向接口编程”中的接口是一种思想层面的用于实现多态性、提高软件灵活性和可维护性的架构部件，而具体语言中的“接口”是将这种思想中的部件具体实施到代码里的手段。

2.关于抽象类与接口

看到回复中这是讨论的比较激烈的一个问题。很抱歉我考虑不周没有在文章中讨论这个问题。我个人对这个问题的理解如下：

如果单从具体代码来看，对这两个概念很容易模糊，甚至觉得接口就是多余的，因为单从具体功能来看，除多重继承外（C#，Java中），抽象类似乎完全能取代接口。但是，难道接口的存在是为了实现多重继承？当然不是。我认为，抽象类和接口的区别在于使用动机。使用抽象类是为了代码的复用，而使用接口的动机是为了实现多态性。所以，如果你在为某个地方该使用接口还是抽象类而犹豫不决时，那么可以想想你的动机是什么。

看到有朋友对IPerson这个接口的质疑，我个人的理解是，IPerson这个接口该不该定义，关键看具体应用中是怎么个情况。如果我们的项目中有 Women和Man，都继承Person，而且Women和Man绝大多数方法都相同，只有一个方法DoSomethingInWC（）不同（例子比较粗俗，各位见谅），那么当然定义一个AbstractPerson抽象类比较合理，因为它可以把其他所有方法都包含进去，子类只定义 DoSomethingInWC（），大大减少了重复代码量。

但是，如果我们程序中的Women和Man两个类基本没有共同代码，而且有一个PersonHandle类需要实例化他们，并且不希望知道他们是男是女，而只需把他们当作人看待，并实现多态，那么定义成接口就有必要了。

总而言之，接口与抽象类的区别主要在于使用的动机，而不在于其本身。而一个东西该定义成抽象类还是接口，要根据具体环境的上下文决定。

再者，我认为接口和抽象类的另一个区别在于，抽象类和它的子类之间应该是一般和特殊的关系，而接口仅仅是它的子类应该实现的一组规则。（当然，有时也可能存在一般与特殊的关系，但我们使用接口的目的不在这里）如，交通工具定义成抽象类，汽车、飞机、轮船定义成子类，是可以接受的，因为汽车、飞机、轮船都是一种特殊的交通工具。再譬如Icomparable接口，它只是说，实现这个接口的类必须要可以进行比较，这是一条规则。如果Car这个类实现了 Icomparable，只是说，我们的Car中有一个方法可以对两个Car的实例进行比较，可能是比哪辆车更贵，也可能比哪辆车更大，这都无所谓，但我们不能说“汽车是一种特殊的可以比较”，这在文法上都不通。

posted @ 2015-03-07 11:19 Felix- 阅读(2094) 评论(0) 编辑收藏举报

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