【每日一步】面向接口編程選擇java接口還是抽象類

/在一個(gè)面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，系統(tǒng)的各種功能是由許許多多的不同對(duì)象協(xié)作完成的。在這種情況下，各個(gè)對(duì)象內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)自己的對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來講就不那么重要了；而各個(gè)對(duì)象之間的協(xié)作關(guān)系則成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。小到不同類之間的通信，大到各模塊之間的交互，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初都是要著重考慮的，這也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容。面向接口編程我想就是指按照這種思想來編程吧！實(shí)際上，在日常工作中，你已經(jīng)按照接口編程了，只不過如果你沒有這方面的意識(shí)，那么你只是在被動(dòng)的實(shí)現(xiàn)這一思想；表現(xiàn)在頻繁的抱怨別人改的代碼影響了你（接口沒有設(shè)計(jì)到），表現(xiàn)在某個(gè)模塊的改動(dòng)引起其他模塊的大規(guī)模調(diào)整（模塊接口沒有很好的設(shè)計(jì)）等等。1.關(guān)于接口的理解。

接口從更深層次的理解，應(yīng)是定義（規(guī)范，約束）與實(shí)現(xiàn)（名實(shí)分離的原則）的分離。

我們?cè)谝话銓?shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，通常是將定義與實(shí)現(xiàn)合為一體，不加分離的，我認(rèn)為最為理解的系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)是所有的定義與實(shí)現(xiàn)分離，盡管這可能對(duì)系統(tǒng)中的某些情況有點(diǎn)繁煩。

接口的本身反映了系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對(duì)系統(tǒng)的抽象理解。

接口應(yīng)有兩類：第一類是對(duì)一個(gè)體的抽象，它可對(duì)應(yīng)為一個(gè)抽象體(abstractclass)；

第二類是對(duì)一個(gè)體某一方面的抽象，即形成一個(gè)抽象面（interface）；

一個(gè)體有可能有多個(gè)抽象面。

抽象體與抽象面是有區(qū)別的。2.設(shè)計(jì)接口的另一個(gè)不可忽視的因素是接口所處的環(huán)境(context,environment)，系統(tǒng)論的觀點(diǎn)：環(huán)境是系統(tǒng)要素所處的空間與外部影響因素的總和。任何接口都是在一定的環(huán)境中產(chǎn)生的。因此環(huán)境的定義及環(huán)境的變化對(duì)接口的影響是不容忽視的，脫離原先的環(huán)境，所有的接口將失去原有的意義。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途3.按照組件的開發(fā)模型（3C），它們?nèi)呦噍o相成，各司一面，渾然一體，缺一不可。面向?qū)ο笫侵?，我們考慮問題時(shí)，以對(duì)象為單位，考慮它的屬性及方法

面向過程是指，我們考慮問題時(shí)，以一個(gè)具體的流程（事務(wù)過程）為單位，考慮它的實(shí)現(xiàn)

接口設(shè)計(jì)與非接口設(shè)計(jì)是針對(duì)復(fù)用技術(shù)而言的，與面向?qū)ο螅ㄟ^程）不是一個(gè)問題資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途我認(rèn)為：UML里面所說的interface是協(xié)議的另一種說法。并不是指com的interface，CORBA的interface，Java的interface，Delphi的interface，人機(jī)界面的interface或NIC的interface。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途在具體實(shí)現(xiàn)中，是可以把UML的interface實(shí)現(xiàn)為語言的interface，分布式對(duì)象環(huán)境的interface或其它什么interface，但就理解UML的interface而言，指的是系統(tǒng)每部分的實(shí)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)之間，通過interface所確定的協(xié)議來共同工作。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途所以我認(rèn)為，面向interface編程，原意是指面向抽象協(xié)議編程，實(shí)現(xiàn)者在實(shí)現(xiàn)時(shí)要嚴(yán)格按協(xié)議來辦。面向?qū)ο缶幊淌侵该嫦虺橄蠛途呦?。抽象和具象是矛盾的統(tǒng)一體，不可能只有抽象沒有具象。一般懂得抽象的人都明白這個(gè)道理。但有的人只知具象卻不知抽象為何物。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途所以只有interface沒有實(shí)現(xiàn)，或只有實(shí)現(xiàn)而沒有interface者是沒有用的，反OO的。選擇Java接口還是抽象類很多人有過這樣的疑問：為什么有的地方必須使用接口而不是抽象類，而在另一些地方，又必須使用抽象類而不是接口呢？或者說，在考慮Java類的一般化問題時(shí)，很多人會(huì)在接口和抽象類之間猶豫不決，甚至隨便選擇一種。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途實(shí)際上接口和抽象類的選擇不是隨心所欲的。要理解接口和抽象類的選擇原則，有兩個(gè)概念很重要：對(duì)象的行為和對(duì)象的實(shí)現(xiàn)。如果一個(gè)實(shí)體可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，則在設(shè)計(jì)實(shí)體行為的描述方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)達(dá)到這樣一個(gè)目標(biāo)：在使用實(shí)體的時(shí)候，無需詳細(xì)了解實(shí)體行為的實(shí)現(xiàn)方式。也就是說，要把對(duì)象的行為和對(duì)象的實(shí)現(xiàn)分離開來。既然Java的接口和抽象類都可以定義不提供具體實(shí)現(xiàn)的方法，在分離對(duì)象的行為和對(duì)象的實(shí)現(xiàn)時(shí)，到底應(yīng)該使用接口還是使用抽象類呢？資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途通過抽象類建立行為模型在接口和抽象類的選擇上，必須遵守這樣一個(gè)原則：行為模型應(yīng)該總是通過接口而不是抽象類定義。為了說明其原因，下面試著通過抽象類建立行為模型，看看會(huì)出現(xiàn)什么問題。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途假設(shè)要為銷售部門設(shè)計(jì)一個(gè)軟件，這個(gè)軟件包含一個(gè)“發(fā)動(dòng)機(jī)”（Motor）實(shí)體。顯然無法在發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)象中詳細(xì)地描述發(fā)動(dòng)機(jī)的方方面面，只能描述某些對(duì)當(dāng)前軟件來說重要的特征。至于發(fā)動(dòng)機(jī)的哪些特征是重要的，則要與用戶（銷售部門）交流才能確定。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途銷售部門的人要求每一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)都有一個(gè)稱為馬力的參數(shù)。對(duì)于他們來說，這是惟一值得關(guān)心的參數(shù)?；谶@一判斷，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)的行為定義為以下行為。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途行為1：查詢發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力，發(fā)動(dòng)機(jī)將返回一個(gè)表示馬力的整數(shù)。雖然現(xiàn)在還不清楚發(fā)動(dòng)機(jī)如何取得馬力這個(gè)參數(shù)，但可以肯定發(fā)動(dòng)機(jī)一定支持這個(gè)行為，而且這是所有發(fā)動(dòng)機(jī)惟一值得關(guān)注的行為特征。這個(gè)行為特征既可以用接口定義，也可以用抽象類定義。為了說明用抽象類定義可能出現(xiàn)的問題，下面用抽象類建立發(fā)動(dòng)機(jī)的行為模型，并用Java方法描述行為1，代碼如下：資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途代碼publicabstractMotor{abstractpublicintgetHorsepower();}在Motor抽象類的基礎(chǔ)上構(gòu)造出多種具體實(shí)現(xiàn)，例如A型發(fā)動(dòng)機(jī)、B型發(fā)動(dòng)機(jī)等，再加上系統(tǒng)的其它部分，最后得到1.0版的軟件并交付使用。一段時(shí)間過去了，現(xiàn)在要設(shè)計(jì)2.0版的軟件。在評(píng)估2.0版軟件需求的過程中，發(fā)現(xiàn)一小部分發(fā)動(dòng)機(jī)是電池驅(qū)動(dòng)的，而電池需要一定的充電時(shí)間。銷售部門的人希望能夠通過計(jì)算機(jī)查閱充電時(shí)間。根據(jù)這一要求定義一個(gè)新的行為。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途行為2：查詢電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的充電時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)將返回一個(gè)表示充電時(shí)間的整數(shù)。用Java方法來描述這個(gè)行為，代碼如下：代碼publicabstractBatteryPoweredMotorextendsMotor{abstractpublicintgetTimeToRecharge();}在銷售部門的軟件中，電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)也以類的形式實(shí)現(xiàn)，但這些類從BatteryPoweredMotor而不是Motor派生。這些改動(dòng)加入到2.0版軟件之后，銷售部門很滿意。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，不久之后光驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了。銷售部門要求光驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要一定光能才能運(yùn)轉(zhuǎn)，光能以流明（Lumen）度量。這個(gè)信息對(duì)客戶很重要，因?yàn)橄掠昊蚨嘣频奶鞖饫?，某些光?qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)可能無法運(yùn)轉(zhuǎn)。銷售部門要求為軟件增加對(duì)光驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的支持，所以要定義一個(gè)新的行為。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途行為3：查詢光驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的最小流明數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)返回一個(gè)整數(shù)。再定義一個(gè)抽象類并把行為3轉(zhuǎn)換成Java方法，代碼如下：代碼publicabstractSolarPoweredMotorextendsMotor{abstractpublicintgetLumensToOperate();}SolarPoweredMotor和BatteryPoweredMotor都從Motor抽象類派生。在整個(gè)軟件中，90％以上的代碼以相同的方式對(duì)待所有的發(fā)動(dòng)機(jī)。偶爾需要檢查一下發(fā)動(dòng)機(jī)是光驅(qū)動(dòng)還是電驅(qū)動(dòng)，使用instanceof實(shí)現(xiàn)，代碼如下：資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途代碼if(instanceofSolarPoweredMotor){...}if(instanceofBatteryPoweredMotor){...}無論是哪種發(fā)動(dòng)機(jī)，馬力這個(gè)參數(shù)都很重要，所以在所有派生的抽象類（SolarPoweredMotor和BatteryPoweredMotor）中，getHorsepower()方法都有效。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途現(xiàn)在銷售部門又有了一種新的發(fā)動(dòng)機(jī)，它是一種既有電驅(qū)動(dòng)又有光驅(qū)動(dòng)的雙重驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。光驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)的行為本身沒有變化，但新的發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)支持兩種行為。在考慮如何定義新型的光電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，接口和抽象類的差別開始顯示出來了。新的目標(biāo)是在增加新型發(fā)動(dòng)機(jī)的前提下盡量少改動(dòng)代碼。因?yàn)榕c光驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的代碼已經(jīng)過全面的測試，不存在已知的Bug。為了增加光電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，要定義一個(gè)新的SolarBatteryPowered抽象類。如果讓SolarBatteryPowered從Motor抽象類派生，SolarBatteryPowered將不支持針對(duì)光驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的instanceof操作。也就是說，如果查詢一個(gè)光電驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)是光驅(qū)動(dòng)的，還是電驅(qū)動(dòng)的，得到的答案是：都不是。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途如果讓SolarBatteryPowered從SolarPoweredMotor（或BatteryPoweredMotor）抽象類派生，類似的問題也會(huì)出現(xiàn)，SolarBatteryPowered將不支持針對(duì)BatteryPoweredMotor（或SolarPoweredMotor）的instanceof操作。從行為上看，光電驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)必須同時(shí)從兩個(gè)抽象類派生，但Java語言不允許多重繼承。之所以會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，根本的原因在于使用抽象類不僅意味著定義特定的行為，而且意味著定義實(shí)現(xiàn)的模式。也就是說，應(yīng)該定義一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)如何獲得行為的模型，而不僅僅是聲明發(fā)動(dòng)機(jī)具有某一個(gè)行為。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途通過接口建立行為模型如果用接口來建立行為模型，就可以避免隱含地規(guī)定實(shí)現(xiàn)模式。例如，前面的幾個(gè)行為改用接口定義如下。行為1：代碼publicinterfaceMotor(){publicintgetHorsepower();}行為2：代碼publicinterfaceBatteryPoweredMotorextendsMotor(){資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途publicintgetTimeToRecharge();}行為3：代碼publicinterfaceSolarPoweredMotorextendsMotor{abstractpublicintgetLumensToOperate();}現(xiàn)在光電驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以描述為：代碼publicDualPoweredMotorimplementsSolarPoweredMotor,BatteryPoweredMotor{}資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途DualPoweredMotor只繼承行為定義，而不是行為的實(shí)現(xiàn)模式。在使用接口的同時(shí)仍舊可以使用抽象類，不過這時(shí)抽象類的作用是實(shí)現(xiàn)行為，而不是定義行為。只要實(shí)現(xiàn)行為的類遵從接口定義，即使它改變了父抽象類，也不用改變其它代碼與之交互的方式。特別是對(duì)于公用的實(shí)現(xiàn)代碼，抽象類有它的優(yōu)點(diǎn)。抽象類能夠保證實(shí)現(xiàn)的層次關(guān)系，避免代碼重復(fù)。然而，即使在使用抽象類的場合，也不要忽視通過接口定義行為模型的原則。從實(shí)踐的角度來看，如果依賴于抽象類來定義行為，往往導(dǎo)致過于復(fù)雜的繼承關(guān)系，而通過接口定義行為能夠更有效地分離行為與實(shí)現(xiàn)，為代碼的維護(hù)和修改帶來方便。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途Java接口特性學(xué)習(xí)

在Java中看到接口，第一個(gè)想到的可能就是C++中的多重繼承和Java中的另外一個(gè)關(guān)鍵字abstract。從另外一個(gè)角度實(shí)現(xiàn)多重繼承是接口的功能之一，接口的存在可以使Java中的對(duì)象可以向上轉(zhuǎn)型為多個(gè)基類型，并且和抽象類一樣可以防止他人創(chuàng)建該類的對(duì)象，因?yàn)榻涌诓辉试S創(chuàng)建對(duì)象。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途interface關(guān)鍵字用來聲明一個(gè)接口，它可以產(chǎn)生一個(gè)完全抽象的類，并且不提供任何具體實(shí)現(xiàn)。interface的特性整理如下：資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途1.接口中的方法可以有參數(shù)列表和返回類型，但不能有任何方法體。2.接口中可以包含字段，但是會(huì)被隱式的聲明為static和final。3.接口中的字段只是被存儲(chǔ)在該接口的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，而不屬于該接口。4.接口中的方法可以被聲明為public或不聲明，但結(jié)果都會(huì)按照public類型處理。5.當(dāng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口時(shí)，需要將被定義的方法聲明為public類型的，否則為默認(rèn)訪問類型，Java編譯器不允許這種情況。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途6.如果沒有實(shí)現(xiàn)接口中所有方法，那么創(chuàng)建的仍然是一個(gè)接口。7.擴(kuò)展一個(gè)接口來生成新的接口應(yīng)使用關(guān)鍵字extends，實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口使用implem