java 抽象類與接口的區別總結

java 抽象類與接口的區別總結

abstract class和interface是Java語言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，才賦予了Java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 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。

一、理解抽象類

abstract class和interface在Java語言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Java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。

二、從語法定義層面看abstract class和interface

在語法層面，Java語言對于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Demo抽象類的方式如下：

interface Demo { 
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，Demo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。 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Java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Java語言的設計者在考慮 Java對于多重繼承的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。

三、從設計理念層面看abstract class和interface

上面主要從語法定義和編程的角度論述了abstract class和interface的區別，這些層面 的區別是比較低層次的、非本質的。本文將從另一個層面：abstract class和interface 所反映出的設計理念，來分析一下二者的區別。作者認為，從這個層面進行分析才能理

解二者概念的本質所在。

前面已經提到過，abstarct class在Java語言中體現了一種繼承關系，要想使得繼承關系合理，父類和派生類之間必須存在"is a"關系，即父類和派生類在概念本質上應該是 相同的。對于interface 來說則不然，并不要求interface的實現者和interface定義在 概念本質上是一致的，僅僅是實現了interface定義的契約而已。為了使 論述便于理解 ，下面將通過一個簡單的實例進行說明。

考慮這樣一個例子，假設在我們的問題領域中有一個關于Door的抽象概念，該Door具有執行兩個動作open和close，此時我們可以通過abstract class或者interface來定義一 個表示該抽象概念的類型，定義方式分別如下所示：

使用abstract class方式定義Door：

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

使用interface方式定義Door：

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

其他具體的Door類型可以extends使用abstract class方式定義的Door或者implements使 用interface方式定義的Door。看起來好像使用abstract class和interface沒有大的區 別。

如果現在要求Door還要具有報警的功能。我們該如何設計針對該例子的類結構呢（在 本 例中，主要是為了展示abstract class和interface反映在設計理念上的區別，其他方面 無關的問題都做了簡化或者忽略）下面將羅列出可能的解決方案，并從設計理念層面對 這些不 同的方案進行分析。

解決方案一：

簡單的在Door的定義中增加一個alarm方法，如下：

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

或者

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

那么具有報警功能的AlarmDoor的定義方式如下：

class AlarmDoor extends Door { 
void open() { … } 
void close() { … } 
void alarm() { … } 
} 

或者

class AlarmDoor implements Door ｛ 
void open() { … } 
void close() { … } 
void alarm() { … } 
｝ 

這種方法違反了面向對象設計中的一個核心原則ISP（Interface Segregation Priciple ），在Door的定義中把Door概念本身固有的行為方法和另外一個概念"報警器"的行為方 法混在了一起。這樣引起的一個問題是那些僅僅 依賴于Door這個概念的模塊會因為"報 警器"這個概念的改變（比如：修改alarm方法的參數）而改變，反之依然。

解決方案二：

既然open、close和alarm屬于兩個不同的概念，根據ISP原則應該把它 們分別定義在代 表這兩個概念的抽象類中。定義方式有：這兩個概念都使用abstract class方式定義； 兩個概念都使用interface方式定義；一個概念使用abstract class方式定義，另一個概 念使用interface方式定義。

顯然，由于Java語言不支持多重繼承，所以兩個概念都使用abstract class方式定義是 不可行的。后面兩種方式都是可行的，但是對于它們的選擇卻反映出對于問題領域中的 概念本質的理解、對于設計意圖的反映是否正確、合理。我們一一來分析、說明。

如果兩個概念都使用interface方式來定義，那么就反映出兩個問題：

1、我們可能沒有理解清楚問題領域，AlarmDoor在概念本質上到底是Door還是報警器？

2、如果我們對于問題領域的理解沒有問題，比如：我們通過對于問題領域的分析發現AlarmDoor在概念本質上和Door是一致的，那么我們在實現時就沒有能夠正確的揭示我們 的設計意圖，因為在這兩個概念的定義上（均使用 interface方式定義）反映不出上述 含義。

如果我們對于問題領域的理解是：AlarmDoor在概念本質上是Door，同 時它有具有報警 的功能。我們該如何來設計、實現來明確的反映出我們的意思呢？前面已經說過， abstract class在Java語言中表示一種繼承關系，而繼承關系在本質上是"is a"關系。

所以對于Door這個概念，我們應該使用abstarct class方式來定義。另外，AlarmDoor又 具有報警功能，說明它又能夠完成報警概念中定義的行為，所以報警概念可以通過 interface方式定 義。如下所示：

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() { … } 
} 

這種實現方式基本上能夠明確的反映出我們對于問題領域的理解，正確的揭示我們的設計 意圖。其實abstract class表示的是"is a"關系，interface表示的是"like a"關系，大家在選擇時可以作為一個依據，當然這是建立在對問題領域的理解上的，比如：如
果我們認為AlarmDoor在概念本質上是報警器，同時又具有 Door的功能，那么上述的定義方式就要反過來了。

abstract class和interface是Java語言中的兩種定義抽象類的方式，它們之間有很大的 相似性。但是對于它們的選擇卻又往往反映出對于問題領域中的概 念本質的理解、對于 設計意圖的反映是否正確、合理，因為它們表現了概念間的不同的關系（雖然都能夠實 現需求的功能）。這其實也是語言的一種的慣用法。

抽象方法是必須實現的方法。就象動物都要呼吸。但是魚用鰓呼吸，豬用肺呼吸。動物類要有呼吸方法。怎么呼吸就是子類的事了。現在有很多討論和建議提倡用interface代替abstract類，兩者從理論上可以做一般性的 混用，但是在實際應用中，他們還是有一定區別的。抽象類一般作為公共的父類為子類的擴展提供基礎，這里的擴展包括了屬性上和行為上的。而接口一般來說不考慮屬性，只考慮方法，使得子類可以自由的填補或者擴展接口所定義的方法，就像JAVA王子所說 的事件中的適配器就是一個很好的應用。用一個簡單的例子，比如說一個教師，我們把它作為一個抽象類，有自己的屬性，比如說年齡，教育程度，教師編號等等，而教師也是分很多種類的，我們就可以繼承教師類而擴展特有的種類屬性，而普遍屬性已經直接繼承了下來。

而接口呢~還是拿教師做例子，教師的行為很多，除了和普通人相同的以外，還有職業相關的行為，比如改考卷，講課等等，我們把這些行為定義成無body的方法，作為一個集合，它是一個interface。而教師張三李四的各自行為特點又有不同，那么他們就可以擴展自己的行為body。從這點意義上來說，interface偏重于行為。

總之，在許多情況下，接口確實可以代替抽象類，如果你不需要刻意表達屬性上的繼承 的話。

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