大话设计模式

……

大B：“你要知道，在abstractclass方式中，Demo可以有自己的数据成员，也可以有非abstract的成员方法，而在interface方式的实现中，Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员（也就是必须是staticfinal的，不过在interface中一般不定义数据成员），所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说，interface是一种特殊形式的abstractclass。从编程的角度来看，abstractclass和interface都可以用来实现‘designbycontract’的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。”

小A：“那它都有哪些区别呢？”这回小A可是不敢再把抽象型模式当是个简单的问题了。

大B：“abstractclass和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性，甚至可以相互替换，因此很多开发者在进行抽象类定义时对于abstractclass和interface的选择显得比较随意。其实，两者之间还是有很大的区别的，对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。”

大B：“那你先来理解一下抽象类。”

小A心想师兄怎么问我这么简单的问题。“abstractclass和interface在Java语言中都是用来进行抽象类定义的。”

大B其实一开始是看到小A对抽象类和接口的区别不是很看重，也看到他对它们是有一定的理解，但是他还是想挫挫小A的锐气。好让他知道学习编程可是要认真，就像做事一样，不得马虎。

大B：“刚才我跟你讲了从语法定义和编程的角度论述了abstractclass和interface的区别，这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。”

大B：“来，考虑这样一个例子，假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念，该Door具有执行两个动作open和close，此时我们可以通过abstractclass或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型。”

定义方式分别如下所示：

使用abstractclass方式定义Door：

abstractclassDoor{

abstractvoidopen；

abstractvoidclose；

使用interface方式定义Door：

interfaceDoor{

voidopen；

voidclose；

大B：“其他具体的Door类型可以extends使用abstractclass方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstractclass和interface没有大的区别。如果现在要求Door还要具有报警的功能。”

小A：“我们该如何设计针对该例子的类结构呢？”

大B：“可以在Door的定义中增加一个alarm方法。”

在Door的定义中增加一个alarm方法

abstractclassDoor{

abstractvoidopen；

abstractvoidclose；

abstractvoidalarm；

或者

interfaceDoor{

voidopen；

voidclose；

voidalarm；

具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下：

classAlarmDoorextendsDoor{

voidopen{……}

voidclose{……}

voidalarm{……}

或者

classAlarmDoorimplementsDoor｛

voidopen{……}

voidclose{……}

voidalarm{……}

大B：“你觉得这样做行得通吗？”

小A：“起码我是这样认为的！”

大B：“好，有自信。不错！但是，我还是得和你讲讲你这样做错在哪里了。你这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP（InterfaceSegregationPrinciple），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（比如：修改alarm方法的参数）而改变，反之亦然。”

小A这回可是真的“受伤”了，诚心地向师兄请教：“师兄，那你认为应该怎么做会比较好哩？请诣教。”

大B：“呵呵！孺子可教也！好。我跟你讲讲。既然open、close和alarm属于两个不同的概念，根据ISP原则应该把它们分别定义在代表这两个概念的抽象类中。定义方式有：这两个概念都使用abstractclass方式定义；两个概念都使用interface方式定义；一个概念使用abstractclass方式定义，另一个概念使用interface方式定义。显然，由于Java语言不支持多重继承，所以两个概念都使用abstractclass方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的，但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。”

小A还是似懂非懂的样子。大B接着说：“我们一一来分析、说明。如果两个概念都使用interface方式来定义，那么就反映出两个问题：1、我们可能没有理解清楚问题领域，AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器？2、如果我们对于问题领域的理解没有问题，比如：我们通过对于问题领域的分析发现AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的，那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图，因为在这两个概念的定义上（均使用interface方式定义）反映不出上述含义。如果我们对于问题领域的理解是：AlarmDoor在概念本质上是Door，同时它有具有报警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢？前面已经说过，abstractclass在Java语言中表示一种继承关系，而继承关系在本质上是‘is-a’关系。所以对于Door这个概念，我们应该使用abstarctclass方式来定义。另外，AlarmDoor又具有报警功能，说明它又能够完成报警概念中定义的行为，所以报警概念可以通过interface方式定义。”

如下所示：

abstractclassDoor{

abstractvoidopen；

abstractvoidclose；

interfaceAlarm{

voidalarm；

classAlarmDoorextendsDoorimplementsAlarm{

voidopen{……}

voidclose{……}

voidalarm{……}

大B：“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abstractclass表示的是‘is-a’关系，interface表示的是‘like-a’关系，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。”

小A：“这回我是明白了。”

大B还是不是很放心，接着说：“abstractclass和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式，它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理，因为它们表现了概念间的不同的关系（虽然都能够实现需求的功能）。这其实也是语言的一种的惯用法，这样吧，我把我刚才讲的都总结成几点，你记得时候方便一点，也记得牢一点。1、abstractclass在Java语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系。但是，一个类却可以实现多个interface。2、在abstractclass中可以有自己的数据成员，也可以有非abstarct的成员方法，而在interface中，只能够有静态的不能被修改的数据成员（也就是必须是staticfinal的，不过在interface中一般不定义数据成员），所有的成员方法都是abstract的。3、abstractclass和interface所反映出的设计理念不同。其实abstractclass表示的是‘is-a’关系，interface表示的是‘like-a’关系。4、实现抽象类和接口的类必须实现其中的所有方法。抽象类中可以有非抽象方法。接口中则不能有实现方法。5、接口中定义的变量默认是publicstaticfinal型，且必须给其初值，所以实现类中不能重新定义，也不能改变其值。6、抽象类中的变量默认是friendly型，其值可以在子类中重新定义，也可以重新赋值。7、接口中的方法默认都是public，abstract类型的。”

小A：“我把这些都记下来，回去一定好好记住它！”

大B：“那么什么是抽象类，使用抽象类能为我们带来什么好处呢？”

小A：“好处？”

voidmethod1；

voidmethod2；

abstractvoidmethod2；

小A：“在Java语言中，abstractclass和interface是支持抽象类定义的两种机制。那抽象类和接口有什么区别啊？”

大B：“嗯哼！对，好处。说说看？”

小A：“在面向对象的概念中，我们知道所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来却不是这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。”

使用abstractclass的方式定义Demo抽象类的方式如下：

……

使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下：

interfaceDemo

小A：“师兄，你这样一讲，我就不是很懂了。”

大B：“没关系，我给你举个例子先，在语法层面，Java语言对于abstractclass和interface给出了不同的定义方式，下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。”

大B：“首先，abstractclass在Java语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系（因为Java不支持多继承）。但是，一个类却可以实现多个interface。也许，这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。其次，在abstractclass的定义中，我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中，方法却不能拥有默认行为，为了绕过这个限制，必须使用委托，但是这会增加一些复杂性，有时会造成很大的麻烦。在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题，那就是可能会造成维护上的麻烦。因为如果后来想修改类的界面（一般通过abstractclass或者interface来表示）以适应新的情况（比如，添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数）时，就会非常的麻烦，可能要花费很多的时间（对于派生类很多的情况，尤为如此）。但是如果界面是通过abstractclass来实现的，那么可能就只需要修改定义在abstractclass中的默认行为就可以了。同样，如果不能在抽象类中定义默认行为，就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中，违反了‘onerule，oneplace’原则，造成代码重复，同样不利于以后的维护。因此，在abstractclass和interface间进行选择时要非常的小心。”

小A：“嗯，好。下次我遇到abstractclass和interface时我一定会特别小心选择的。”

abstractclassDemo

abstractvoidmethod1；

大B：“嗯。不错。抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象。　比如：如果我们进行一个图形编辑软件的开发，就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念，它们是不同的，但是它们又都属于形状这样一个概念，形状这个概念在问题领域是不存在的，它就是一个抽象概念。正是因为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够实例化的。在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。”