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詳解abstract class和interface的本質

2013-11-23 18:52:07  來源: Java核心技術 
    我們知道abstract class和interface的不同在語法定義和編程的角度這些層面的區別是比較低層次的非本質的本小節將從另一個層面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(參考文獻〔〕中有關於is a關系的大篇幅深入的論述有興趣的讀者可以參考)對於interface 來說則不然並不要求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於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於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並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()
    }
    那麼具有報警功能的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於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openclose和alarm屬於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
    顯然由於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後面兩種方式都是可行的但是對於它們的選擇卻反映出對於問題領域中的概念本質的理解對於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方式來定義那麼就反映出兩個問題
    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?
    如果我們對於問題領域的理解沒有問題比如我們通過對於問題領域的分析發現AlarmDoor在概念本質上和Door是一致的那麼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
    如果我們對於問題領域的理解是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關系所以對於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於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的功能那麼上述的定義方式就要反過來了
結論
    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於它們的選擇卻又往往反映出對於問題領域中的概念本質的理解對於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希望讀者朋友能夠細細體會
    對於abstract class和interface的本質區別的內容就向你介紹到這裡希望對你了解和學習abstract class和interface有所幫助


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