深入理解抽象類和接口

作者: 鄧輝  來源: developerWorks 中國  發布時間: 2009-04-16 16:26  閱讀: 3008 次  推薦: 0   原文鏈接   [收藏]  
 
摘要:抽象類和接口是對于面向對象中對于抽象類定義進行支持的兩種機制,正是由于這兩種機制的存在,才具有了強大的面向對象能力
[1] 從語法定義層面看abstract class和interface
[2] 從設計理念層面看abstract class和interface

  抽象類和接口是對于面向對象中對于抽象類定義進行支持的兩種機制,正是由于這兩種機制的存在,才具有了強大的面向對象能力。abstract class和interface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,因此很多開發者在進行抽象類定義時對于abstract class和interface的選擇顯得比較隨意。其實,兩者之間還是有很大的區別的,對于它們的選擇甚至反映出對于問題領域本質的理解、對于設計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的區別進行一番剖析,試圖給開發者提供一個在二者之間進行選擇的依據。
理解抽象類

  抽象類和接口在.NET中都是用來進行抽象類(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.NET語言中用于定義抽象類的一種方法,請讀者注意區分)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?

  在面向對象的概念中,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域進行分析、設計中得出的抽象概念,是對一系列看上去不同,但是本質上相同的具體概念的抽象。比如:如果我們進行一個圖形編輯軟件的開發,就會發現問題領域存在著圓、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域沒有對應的具體概念,所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠實例化的。

  在面向對象領域,抽象類主要用來進行類型隱藏。我們可以構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則表現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,為了能夠實現面向對象設計的一個最核心的原則OCP( Open-Closed Principle),抽象類是其中的關鍵所在。

  從語法定義層面看abstract class和interface

  在語法層面,對于abstract class和interface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abstract class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IDemo抽象類的方式如下:

interface IDemo {
    void method1();
    void method2();
    …
}

在abstract class方式中,Demo可以有自己的數據成員,也可以有非abstarct的成員方法,而在interface方式的實現中,IDemo只能夠有靜態的不能被修改的數據成員(也就是必須是static final的,不過在interface中一般不定義數據成員),所有的成員方法都是abstract的。從某種意義上說,interface是一種特殊形式的abstract class。
對于abstract class和interface在語法定義層面更多的細節問題,不是本文的重點,不再贅述,讀者可以參閱參考文獻〔1〕獲得更多的相關內容。

從編程層面看abstract class和interface

  從編程的角度來看,abstract class和interface都可以用來實現"design by contract"的思想。但是在具體的使用上面還是有一些區別的。
首先,abstract class在.NET語言中表示的是一種繼承關系,一個類只能使用一次繼承關系。但是,一個類卻可以實現多個interface。也許,這是.NET語言設計者在考慮多重繼承支持方面的一種折中考慮吧。

  其次,在abstract class的定義中,我們可以賦予方法的默認行為。但是在interface的定義中,方法卻不能擁有默認行為,為了繞過這個限制,必須使用委托,但是這會 增加一些復雜性,有時會造成很大的麻煩。

  在抽象類中不能定義默認行為還存在另一個比較嚴重的問題,那就是可能會造成維護上的麻煩。因為如果后來想修改類的界面(一般通過abstract class或者interface來表示)以適應新的情況(比如,添加新的方法或者給已用的方法中添加新的參數)時,就會非常的麻煩,可能要花費很多的時間(對于派生類很多的情況,尤為如此)。但是如果界面是通過abstract class來實現的,那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認行為就可以了。
同樣,如果不能在抽象類中定義默認行為,就會導致同樣的方法實現出現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,同樣不利于以后的維護。因此,在abstract class和interface間進行選擇時要非常的小心。

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標簽:抽象類 接口
 
 

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