如果在 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 abstract class 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abstract class来实现的,那么可能就只需要修改定义在abstract class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 "one rule,one place" 原则,造成代码重复,同样不利于以后的维护。因此,在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。 从设计理念层面看 abstract class 和 interface 上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区别,这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。 从另一个层面:abstract class和interface所反映出的设计理念,来分析一下二者的区别。个人认为,从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。 前面已经提到过,abstract class在C#2.0中是实现继承,要想使得继承关系合理,父类和派生类之间必须存在"is-a"关系,即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。对于interface来说则不然,并不要求 interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的,仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使论述便于理解,下面将通过一个简单的实例进行说明。 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abstract class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abstract class方式定义: class Door { abstract void open(); abstract void close(); } 使用interface方式定义: IDoor { void open(); void close(); } 其他具体的Door类型可以通过实现继承使用abstract class方式定义的Door或者 通过接口继承使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract class和interface没有大的区别。 如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢(在本例中, 主要是为了展示 abstract class 和interface 反映在设计理念上的区别,其他方面无关的问题都做了简化或者忽略)?下面将罗列出可能的解决方案,并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。
解决方案一: 简单的在Door的定义中增加一个alarm方法,如下: class Door { abstract void open(); abstract void close(); abstract void alarm(); } 或者 IDoor { void open(); void close(); void alarm(); } 那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下: AlarmDoor : Door { void open(){…} void close(){…} void alarm(){…} } 或者 AlarmDoor : IDoor { void open(){…} void close(){…} void alarm(){…} } 这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则 ISP (Interface Segregation Principle),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,反之依然。
解决方案二: 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 abstract class 方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念 使用 abstract class 方式定义,另一个概念使用interface方式定义。 显然,由于C#2.0不支持多重继承,所以两个概念都使用abstract class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。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,abstract class在C#2.0中是实现继承,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abstarct class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: class Door { abstract void open(); abstract void close(); } interface Alarm { void alarm(); } class AlarmDoor 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abstract class表示的是"is-a"关系,interface表示的是"like-a"关系,大家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。
小结 1、abstract class 在 C#2.0中表示的是实现继承,一个类只能使用一次实现继承。但是,一个类却可以有多个接口继承。 2、在abstract class 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 static的,不过在 interface中一般不定义数据成员)。一般情况下,接口中只能包含方法、属性、索引器和事件的声明。 3、在interface 中不用声明成员上的修饰符,因为 interface成员总是公共的,不能声明为虚拟或静态的。Interface 不允许包含运算符重载,不是因为声明他们在原则上有什么问题,而是因为接口通常是公共契约,包含运算符重载会引起一些与其他.NET语言不兼容的问题。 4、abstract class和interface所反映出的设计理念不同。其实abstract class表示的是"is-a"关系,interface表示的是"can-do"关系。 5、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。接口中不允许提供任何成员的实现方式