abstract class和interface是Java語(yǔ)言中對(duì)于抽象類定義進(jìn)行支持的兩種機(jī)制，正是由于這兩種機(jī)制的存在，才賦予了Java強(qiáng)大的面向?qū)ο竽芰砣浮bstract class和interface之間在對(duì)于抽象類定義的支持方面具有很大的相似性绑改，甚至可以相互替換，因此很多開發(fā)者在進(jìn)行抽象類定義時(shí)對(duì)于abstract class和interface的選擇顯得比較隨意性含。其實(shí)洲赵，兩者之間還是有很大的區(qū)別的，對(duì)于它們的選擇甚至反映出對(duì)于問題領(lǐng)域本質(zhì)的理解商蕴、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的理解是否正確叠萍、合理。本文將對(duì)它們之間的區(qū)別進(jìn)行一番剖析绪商，試圖給開發(fā)者提供一個(gè)在二者之間進(jìn)行選擇的依據(jù)苛谷。

理解抽象類

abstract class和interface在Java語(yǔ)言中都是用來進(jìn)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(gè)抽象體格郁，而abstract class為Java語(yǔ)言中用于定義抽象類的一種方法腹殿，請(qǐng)讀者注意區(qū)分）定義的，那么什么是抽象類例书，使用抽象類能為我們帶來什么好處呢锣尉？

在面向?qū)ο蟮母拍钪校覀冎浪械膶?duì)象都是通過類來描繪的决采，但是反過來卻不是這樣自沧。并不是所有的類都是用來描繪對(duì)象的，如果一個(gè)類中沒有包含足夠的信息來描繪一個(gè)具體的對(duì)象树瞭，這樣的類就是抽象類暂幼。抽象類往往用來表征我們?cè)趯?duì)問題領(lǐng)域進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)中得出的抽象概念移迫，是對(duì)一系列看上去不同旺嬉，但是本質(zhì)上相同的具體概念的抽象。比如：如果我們進(jìn)行一個(gè)圖形編輯軟件的開發(fā)厨埋，就會(huì)發(fā)現(xiàn)問題領(lǐng)域存在著圓邪媳、三角形這樣一些具體概念，它們是不同的荡陷，但是它們又都屬于形狀這樣一個(gè)概念雨效，形狀這個(gè)概念在問題領(lǐng)域是不存在的，它就是一個(gè)抽象概念废赞。正是因?yàn)槌橄蟮母拍钤趩栴}領(lǐng)域沒有對(duì)應(yīng)的具體概念徽龟，所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠?qū)嵗摹?/p>

在面向?qū)ο箢I(lǐng)域，抽象類主要用來進(jìn)行類型隱藏唉地。我們可以構(gòu)造出一個(gè)固定的一組行為的抽象描述据悔，但是這組行為卻能夠有任意個(gè)可能的具體實(shí)現(xiàn)方式传透。這個(gè)抽象描述就是抽象類，而這一組任意個(gè)可能的具體實(shí)現(xiàn)則表現(xiàn)為所有可能的派生類极颓。模塊可以操作一個(gè)抽象體朱盐。由于模塊依賴于一個(gè)固定的抽象體，因此它可以是不允許修改的菠隆；同時(shí)兵琳，通過從這個(gè)抽象體派生，也可擴(kuò)展此模塊的行為功能骇径。熟悉OCP的讀者一定知道躯肌，為了能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的一個(gè)最核心的原則OCP( Open-Closed Principle)，抽象類是其中的關(guān)鍵所在破衔。

從語(yǔ)法定義層面看abstract class和interface

在語(yǔ)法層面羡榴，Java語(yǔ)言對(duì)于abstract class和interface給出了不同的定義方式，下面以定義一個(gè)名為Demo的抽象類為例來說明這種不同运敢。

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方式中校仑，Demo可以有自己的數(shù)據(jù)成員，也可以有非abstarct的成員方法传惠，而在interface方式的實(shí)現(xiàn)中迄沫，Demo只能夠有靜態(tài)的不能被修改的數(shù)據(jù)成員（也就是必須是static final的，不過在interface中一般不定義數(shù)據(jù)成員）卦方，所有的成員方法都是abstract的羊瘩。從某種意義上說，interface是一種特殊形式的abstract class盼砍。

對(duì)于abstract class和interface在語(yǔ)法定義層面更多的細(xì)節(jié)問題尘吗，不是本文的重點(diǎn)，不再贅述浇坐，讀者可以參閱參考文獻(xiàn)〔1〕獲得更多的相關(guān)內(nèi)容睬捶。

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(shí)現(xiàn)"design by contract"的思想近刘。但是在具體的使用上面還是有一些區(qū)別的擒贸。

首先，abstract class在Java語(yǔ)言中表示的是一種繼承關(guān)系觉渴，一個(gè)類只能使用一次繼承關(guān)系介劫。但是，一個(gè)類卻可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)interface案淋。也許座韵，這是Java語(yǔ)言的設(shè)計(jì)者在考慮Java對(duì)于多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。

其次踢京，在abstract class的定義中誉碴，我們可以賦予方法的默認(rèn)行為宦棺。但是在interface的定義中，方法卻不能擁有默認(rèn)行為翔烁，為了繞過這個(gè)限制，必須使用委托旨涝，但是這會(huì) 增加一些復(fù)雜性蹬屹，有時(shí)會(huì)造成很大的麻煩。

在抽象類中不能定義默認(rèn)行為還存在另一個(gè)比較嚴(yán)重的問題白华，那就是可能會(huì)造成維護(hù)上的麻煩慨默。因?yàn)槿绻髞硐胄薷念惖慕缑妫ㄒ话阃ㄟ^abstract class或者interface來表示）以適應(yīng)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(shù)）時(shí)弧腥，就會(huì)非常的麻煩厦取，可能要花費(fèi)很多的時(shí)間（對(duì)于派生類很多的情況，尤為如此）管搪。但是如果界面是通過abstract class來實(shí)現(xiàn)的虾攻，那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認(rèn)行為就可以了。
同樣更鲁，如果不能在抽象類中定義默認(rèn)行為霎箍，就會(huì)導(dǎo)致同樣的方法實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)在該抽象類的每一個(gè)派生類中，違反了"one rule澡为，one place"原則漂坏，造成代碼重復(fù)，同樣不利于以后的維護(hù)媒至。因此顶别，在abstract class和interface間進(jìn)行選擇時(shí)要非常的小心。

從設(shè)計(jì)理念層面看abstract class和interface

上面主要從語(yǔ)法定義和編程的角度論述了abstract class和interface的區(qū)別拒啰，這些層面的區(qū)別是比較低層次的驯绎、非本質(zhì)的。本小節(jié)將從另一個(gè)層面：abstract class和interface所反映出的設(shè)計(jì)理念谋旦，來分析一下二者的區(qū)別条篷。作者認(rèn)為，從這個(gè)層面進(jìn)行分析才能理解二者概念的本質(zhì)所在蛤织。

前面已經(jīng)提到過赴叹，abstarct class在Java語(yǔ)言中體現(xiàn)了一種繼承關(guān)系，要想使得繼承關(guān)系合理指蚜，父類和派生類之間必須存在"is a"關(guān)系乞巧，即父類和派生類在概念本質(zhì)上應(yīng)該是相同的（參考文獻(xiàn)〔3〕中有關(guān)于"is a"關(guān)系的大篇幅深入的論述，有興趣的讀者可以參考）摊鸡。對(duì)于interface 來說則不然绽媒，并不要求interface的實(shí)現(xiàn)者和interface定義在概念本質(zhì)上是一致的蚕冬，僅僅是實(shí)現(xiàn)了interface定義的契約而已。為了使論述便于理解是辕，下面將通過一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例進(jìn)行說明囤热。

考慮這樣一個(gè)例子，假設(shè)在我們的問題領(lǐng)域中有一個(gè)關(guān)于Door的抽象概念获三，該Door具有執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作open和close旁蔼，此時(shí)我們可以通過abstract class或者interface來定義一個(gè)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()疙教；
}

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棺聊。看起來好像使用abstract class和interface沒有大的區(qū)別贞谓。

如果現(xiàn)在要求Door還要具有報(bào)警的功能限佩。我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)針對(duì)該例子的類結(jié)構(gòu)呢（在本例中，主要是為了展示abstract class和interface反映在設(shè)計(jì)理念上的區(qū)別裸弦，其他方面無關(guān)的問題都做了簡(jiǎn)化或者忽略）祟同？下面將羅列出可能的解決方案，并從設(shè)計(jì)理念層面對(duì)這些不同的方案進(jìn)行分析理疙。

解決方案一：

簡(jiǎn)單的在Door的定義中增加一個(gè)alarm方法耐亏，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(bào)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?qū)ο笤O(shè)計(jì)中的一個(gè)核心原則ISP（Interface Segregation Priciple）沪斟，在Door的定義中把Door概念本身固有的行為方法和另外一個(gè)概念"報(bào)警器"的行為方法混在了一起广辰。這樣引起的一個(gè)問題是那些僅僅依賴于Door這個(gè)概念的模塊會(huì)因?yàn)?報(bào)警器"這個(gè)概念的改變（比如：修改alarm方法的參數(shù)）而改變，反之依然主之。

解決方案二：

既然open择吊、close和alarm屬于兩個(gè)不同的概念，根據(jù)ISP原則應(yīng)該把它們分別定義在代表這兩個(gè)概念的抽象類中槽奕。定義方式有：這兩個(gè)概念都使用abstract class方式定義几睛；兩個(gè)概念都使用interface方式定義；一個(gè)概念使用abstract class方式定義粤攒，另一個(gè)概念使用interface方式定義所森。

顯然，由于Java語(yǔ)言不支持多重繼承夯接，所以兩個(gè)概念都使用abstract class方式定義是不可行的焕济。后面兩種方式都是可行的，但是對(duì)于它們的選擇卻反映出對(duì)于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解盔几、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確晴弃、合理。我們一一來分析、說明上鞠。

如果兩個(gè)概念都使用interface方式來定義际邻，那么就反映出兩個(gè)問題：
1、我們可能沒有理解清楚問題領(lǐng)域芍阎，AlarmDoor在概念本質(zhì)上到底是Door還是報(bào)警器世曾？
2、如果我們對(duì)于問題領(lǐng)域的理解沒有問題谴咸，比如：我們通過對(duì)于問題領(lǐng)域的分析發(fā)現(xiàn)AlarmDoor在概念本質(zhì)上和Door是一致的轮听，那么我們?cè)趯?shí)現(xiàn)時(shí)就沒有能夠正確的揭示我們的設(shè)計(jì)意圖，因?yàn)樵谶@兩個(gè)概念的定義上（均使用interface方式定義）反映不出上述含義寿冕。

如果我們對(duì)于問題領(lǐng)域的理解是：AlarmDoor在概念本質(zhì)上是Door蕊程，同時(shí)它有具有報(bào)警的功能椒袍。我們?cè)撊绾蝸碓O(shè)計(jì)驼唱、實(shí)現(xiàn)來明確的反映出我們的意思呢？前面已經(jīng)說過驹暑，abstract class在Java語(yǔ)言中表示一種繼承關(guān)系玫恳，而繼承關(guān)系在本質(zhì)上是"is a"關(guān)系。所以對(duì)于Door這個(gè)概念优俘，我們應(yīng)該使用abstarct class方式來定義京办。另外，AlarmDoor又具有報(bào)警功能帆焕，說明它又能夠完成報(bào)警概念中定義的行為惭婿，所以報(bào)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()叶雹；
}
interface Alarm {
    void alarm();
}
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
    void open() { … }
    void close() { … }
    void alarm() { … }
}

這種實(shí)現(xiàn)方式基本上能夠明確的反映出我們對(duì)于問題領(lǐng)域的理解财饥，正確的揭示我們的設(shè)計(jì)意圖。其實(shí)abstract class表示的是"is a"關(guān)系折晦，interface表示的是"like a"關(guān)系钥星，大家在選擇時(shí)可以作為一個(gè)依據(jù)，當(dāng)然這是建立在對(duì)問題領(lǐng)域的理解上的满着，比如：如果我們認(rèn)為AlarmDoor在概念本質(zhì)上是報(bào)警器谦炒，同時(shí)又具有Door的功能，那么上述的定義方式就要反過來了风喇。

結(jié)論

abstract class和interface是Java語(yǔ)言中的兩種定義抽象類的方式宁改，它們之間有很大的相似性。但是對(duì)于它們的選擇卻又往往反映出對(duì)于問題領(lǐng)域中的概念本質(zhì)的理解魂莫、對(duì)于設(shè)計(jì)意圖的反映是否正確透且、合理，因?yàn)樗鼈儽憩F(xiàn)了概念間的不同的關(guān)系（雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)需求的功能）。這其實(shí)也是語(yǔ)言的一種的慣用法秽誊，希望讀者朋友能夠細(xì)細(xì)體會(huì)鲸沮。

參考資料

[1] Thinking in Java, Bruce Eckel
[2] Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design, Alan Shalloway and James R. Trott
[3] Effective C++: 50 Specific Ways to Improve Your Programs and Design, Scott Meyers