C# 8: 默认接口方法

翻译自 John Demetriou 2018年8月4日 的文章 《C# 8: Default Interface Methods》^[1]，补充了一些内容

C# 8 之前

今天我们来聊一聊默认接口方法。听起来真的很奇怪，不是吗？接口仅用于定义契约。接口的实现类会拥有一组公共方法，不过实现类被赋予了以其自己的方式实现每个方法的自由。目前为止，如果我们还需要为这些方法中的一个或多个方法提供实现，我们将使用继承。
如果我们希望这个类不是实现所有方法，而只是实现其中的一个子集，我们可以将这些方法和类本身抽象(abstract)。

例如，我们不能这么写：

interface IExample
{
    void Ex1();                                      // 允许
    void Ex2() => Console.WriteLine("IExample.Ex2"); // 不允许(C# 8 以前)
}

我们不得不用下面的抽象类来替代：

abstract class ExampleBase
{
    public abstract void Ex1();
    public void Ex2() => Console.WriteLine("ExampleBase.Ex2");
}

不过还好，这已经足够满足我们的大部分需求了。

C# 8 之后

那么，有什么改变吗?为什么我们需要引入这个新特性？我们错过了什么并且从未注意到我们错过了什么？

菱形问题

由于菱形问题^[2]，C#（以及许多其他语言）不支持多重继承。为了允许多重继承，同时避免菱形问题，C# 8 引入了默认接口方法。

从 C# 8 开始，使用默认接口方法，您可以拥有一个接口定义，以及该定义中某些或所有方法的默认实现。

interface IExample
{
    void Ex1();                                      // 允许
    void Ex2() => Console.WriteLine("IExample.Ex2"); // 允许
}

因此，现在您可以实现一个含有已实现方法的接口，并且可以避免希望从特定类（也包含通用方法）继承的类中的代码重复。

使用默认接口方法，菱形问题并没得到百分之百解决。当一个类继承自从第三个接口继承而来的两个接口，并且所有接口都实现了相同方法时，仍然可能发生这种情况。
在这种情况下，C# 编译器将根据当前上下文选择调用适当的方法。如果无法推断出特定的哪一个，则会显示编译错误。

例如，假设我们有以下接口：

interface IA
{
    void DoSomething();
}

interface IB : IA
{
    void DoSomething() => Console.WriteLine("I am Interface B");
}

interface IC : IA
{
    void DoSomething() => Console.WriteLine("I am Interface C");
}

然后，我创建一个实现上述两个接口的类 D，会引发一个编译错误：

//编译器提示：“D”未实现接口成员“IA.DoSomething()”
public class D : IB, IC
{ }

但是，如果类 D 实现它自己版本的 DoSomething 方法，那么编译器将知道调用哪个方法：

public class D : IB, IC
{
    public void DoSomething() => Console.WriteLine("I am Class D");
}

若 Main 方法代码如下：

static void Main()
{
    var x = new D();
    x.DoSomething();
    Console.ReadKey();
}

运行程序，控制台窗口输出：I am Class D。

其他益处

使用方法的默认接口实现，API 提供者可以扩展现有接口而不破坏遗留代码的任何部分。

Trait 模式

译者注：
在计算机编程中，特征（Trait）是面向对象编程中使用的一个概念，它表示可用于扩展类的功能的一组方法。^[3]

Trait 模式大体上就是多个类需要的一组方法。
在此之前，C# 中的 Trait 模式是使用抽象类实现的。但是由于多重继承不可用，实现 Trait 模式变得非常棘手，所以大多数人要么避开它，要么迷失在一个巨大的继承链中。

不过，在接口中使用默认方法实现，这将发生改变。我们可以通过在接口中使用默认接口方法实现，提供一组需要类拥有的方法，然后让这些类继承此接口。
当然，任何一个类都可以用它们自己的实现覆盖这些方法，但是以防它们不希望这么做，我们为它们提供了一组默认的实现。

以下为译者补充

接口中的具体方法

默认接口方法的最简单形式是在接口中声明具体方法，该方法是具有主体部分的方法。

interface IA
{
    void M() { Console.WriteLine("IA.M"); }
}

实现此接口的类不必实现其具体方法。

class C : IA { } // OK

static void Main()
{
    IA i = new C();
    i.M(); // 输出 "IA.M"
}

类 C 中 IA.M 的最终替代是在 IA 中声明的具体方法 M。
请注意，类只能实现接口，而不会从接口继承成员：

C c = new C(); // 或者 var c = new C();
c.M();         // 错误: 类 'C' 不包含 'M' 的定义

但如果实现此接口的类也实现了具体方法，则同一般的接口含义是一样的：

class C : IA
{
    public void M() { Console.WriteLine("C.M"); }
}

static void Main()
{
    IA i = new C();
    i.M(); // 输出 "C.M"
}

子接口如何调用父接口的方法？

这是 willamyao 提的一个挺有意思的问题。乍一看，现实中还会遇到这样的需求？细想一下，还真的可能会用到。下面就来演示一个简单的示例，在接口 IB 中调用父接口 IA 中的成员方法 M，代码如下：

interface IA
{
    void M() { Console.WriteLine("IA.M"); }
}

interface IB : IA
{
    //void IA.M() { Console.WriteLine("IB.M"); }

    void IB_M() { M(); }
}

class C : IB { }

static void Main(string[] args)
{
    IB i = new C();
    i.IB_M();  // 输出 "IA.M"；如果把 IB 中的注释行打开，这里会输出 "IB.M"
}

作者 ： John Demetriou
译者 ： 技术译民
出品 ： 技术译站
链接 ： 英文原文

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1. https://www.devsanon.com/c/c-8-default-interface-methods/ C# 8: Default Interface Methods ↩︎

2. https://www.cnblogs.com/ittranslator/p/13838080.html 菱形问题 ↩︎

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Trait_(computer_programming) Trait ↩︎