草丁图书馆

  1. 首页 > 生活百科 >

java接口和抽象类使用场景 接口和抽象类的区别

生活百科

在面向对象编程中，抽象类和接口是两个经常被用到的语法概念，是面向对象四大特性，以及很多设计模式、设计思想、设计原则编程实现的基础 。下面就来讲讲二者的区别 。什么是抽象类和接口? 区别在哪里?
不同的编程语言对接口和抽象类的定义方式可能有些差别，但是差别并不大 。本文使用 Java 语言 。抽象类
下面我们通过一个例子来看一个典型的抽象类的使用场景 。Logger 是一个记录日志的抽象类，FileLogger 和 MessageQueueLogger 继承Logger，分别实现两种不同的日志记录方式：记录日志到文件中
记录日志到消息队列中
FileLogger 和 MessageQueuLogger 两个子类复用了父类 Logger 中的name、enabled 以及 minPermittedLevel 属性和 log 方法，但是因为两个子类写日志的方式不同，他们又各自重写了父类中的doLog方法 。
父类import java.util.logging.Level;/** * 抽象父类 * @author yanliang * @date 9/27/2020 5:59 PM */public abstract class Logger { private String name; private boolean enabled; private Level minPermittedLevel; public Logger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel) { this.name = name; this.enabled = enabled; this.minPermittedLevel = minPermittedLevel; } public void log(Level level, String message) { boolean loggable = enabled && (minPermittedLevel.intValue() <= level.intValue()); if(!loggable) return; doLog(level, message); } protected abstract void doLog(Level level, String message);}
FileLoggerimport java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import java.io.Writer;import java.util.logging.Level;/** * 抽象类Logger的子类：输出日志到文件中 * @author yanliang * @date 9/28/2020 4:44 PM */public class FileLogger extends Logger { private Writer fileWriter; public FileLogger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel, String filePath) throws IOException { super(name, enabled, minPermittedLevel); this.fileWriter = new FileWriter(filePath); } @Override protected void doLog(Level level, String message) { // 格式化level 和 message，输出到日志文件 fileWriter.write(...); }}
MessageQueuLoggerimport java.util.logging.Level;/** * 抽象类Logger的子类：输出日志到消息队列中 * @author yanliang * @date 9/28/2020 6:39 PM */public class MessageQueueLogger extends Logger { private MessageQueueClient messageQueueClient; public MessageQueueLogger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel, MessageQueueClient messageQueueClient) { super(name, enabled, minPermittedLevel); this.messageQueueClient = messageQueueClient; } @Override protected void doLog(Level level, String message) { // 格式化level 和 message，输出到消息队列中 messageQueueClient.send(...) }}
通过上面的例子，我们来看下抽象类有哪些特性 。抽象类不能被实例化，只能被继承 。(new 一个抽象类，会报编译错误)
抽象类可以包含属性和方法 。方法既可以包含实现，也可以不包含实现 。不包含实现的方法叫做抽象方法
子类继承抽象类，必须实现抽象类中的所有抽象方法 。
接口
【java接口和抽象类使用场景 接口和抽象类的区别】同样的，下面我们通过一个例子来看下接口的使用场景 。/** * 过滤器接口 * @author yanliang * @date 9/28/2020 6:46 PM */public interface Filter { void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException;}/** * 接口实现类：鉴权过滤器 * @author yanliang * @date 9/28/2020 6:48 PM */public class AuthencationFilter implements Filter { @Override public void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException { // 鉴权逻辑 }}/** * 接口实现类：限流过滤器 * @author yanliang * @date 9/28/2020 6:48 PM */public class RateLimitFilter implements Filter{ @Override public void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException { // 限流逻辑 }}/** * 过滤器使用demo * @author yanliang * @date 9/28/2020 6:48 PM */public class Application { // 过滤器列表 private Listfilters = new ArrayList<>(); filters.add(new AuthencationFilter()); filters.add(new RateLimitFilter()); public void handleRpcRequest(RpcRequest req) { try { for (Filter filter : filters) { filter.doFilter(req); } } catch (RpcException e) { // 处理过滤结果 } // ... }}
上面的案例是一个典型的接口使用场景 。通过Java中的 interface 关键字定义了一个Filter 接口，AuthencationFilter 和 RetaLimitFilter 是接口的两个实现类，分别实现了对Rpc请求的鉴权和限流的过滤功能 。下面我们来看下接口的特性：接口不能包含属性(也就是成员变量)
接口只能生命方法，方法不能包含代码实现
类实现接口时，必须实现接口中生命的所有方法 。
综上，从语法上对比，这两者有比较大的区别，比如抽象类中可以定义属性、方法的实现，而接口中不能定义属性，方法也不能包含实现等 。除了语法特性的不同外，从设计的角度，这两者也有较大区别 。抽象类本质上就是类，只不过是一种特殊的类，这种类不能被实例化，只能被子类继承 。属于is-a的关系 。接口则是 has-a 的关系，表示具有某些功能 。对于接口，有一个更形象的叫法：协议(contract)PS:发个美图看看 不然眼睛会瞎

java接口和抽象类使用场景 接口和抽象类的区别

文章插图
java接口和抽象类使用场景 接口和抽象类的区别

文章插图
抽象类和接口解决了什么问题?


下面我们先来思考一个问题~抽象类的存在意义是为了解决代码复用的问题(多个子类可以继承抽象类中定义的属性哈方法，避免在子类中，重复编写相同的代码) 。那么，既然继承本身就能达到代码复用的目的，而且继承也不一定非要求是抽象类 。我们不适用抽象类，貌似也可以实现继承和复用 。从这个角度上讲，我们好像并不需要抽象类这种语法呀 。那抽象类除了解决代码复用的问题，还有其他存在的意义吗?这里大家可以先思考一下哈~我们还是借用上面Logger的例子，首先对上面的案例实现做一些改造 。在改造之后的实现中，Logger不再是抽象类，只是一个普通的父类，删除了Logger中的两个方法，新增了 isLoggable()方法 。FileLogger 和 MessageQueueLogger 还是继承Logger父类已达到代码复用的目的 。具体代码如下：/** * 父类：非抽象类，就是普通的类 * @author yanliang * @date 9/27/2020 5:59 PM */public class Logger { private String name; private boolean enabled; private Level minPermittedLevel; public Logger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel) { this.name = name; this.enabled = enabled; this.minPermittedLevel = minPermittedLevel; } public boolean isLoggable(Level level) { return enabled && (minPermittedLevel.intValue() <= level.intValue()); }}/** * 抽象类Logger的子类：输出日志到文件中 * @author yanliang * @date 9/28/2020 4:44 PM */public class FileLogger extends Logger { private Writer fileWriter; public FileLogger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel, String filePath) throws IOException { super(name, enabled, minPermittedLevel); this.fileWriter = new FileWriter(filePath); } protected void log(Level level, String message) { if (!isLoggable(level)) return ; // 格式化level 和 message，输出到日志文件 fileWriter.write(...); }}package com.yanliang.note.java.abstract_demo;import java.util.logging.Level;/** * 抽象类Logger的子类：输出日志到消息队列中 * @author yanliang * @date 9/28/2020 6:39 PM */public class MessageQueueLogger extends Logger { private MessageQueueClient messageQueueClient; public MessageQueueLogger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel, MessageQueueClient messageQueueClient) { super(name, enabled, minPermittedLevel); this.messageQueueClient = messageQueueClient; } protected void log(Level level, String message) { if (!isLoggable(level)) return ; // 格式化level 和 message，输出到消息队列中 messageQueueClient.send(...) }}
以上实现虽然达到了代码复用的目的(复用了父类中的属性)，但是却无法使用多态的特性了 。像下面这样编写代码就会出现编译错误，因为Logger中并没有定义log()方法 。Logger logger = new FileLogger("access-log", true, Level.WARN, "/user/log");logger.log(Level.ERROR, "This is a test log message.");
如果我们在父类中，定义一个空的log()方法，让子类重写父类的log()方法，实现自己的记录日志逻辑 。使用这种方式是否能够解决上面的问题呢? 大家可以先思考下~这个思路可以用使用，但是并不优雅，主要有一下几点原因：在Logger中定义一个空的方法，会影响代码的可读性 。如果不熟悉Logger背后的设计思想，又没有代码注释的话，在阅读Logger代码时就会感到疑惑(为什么这里会存在一个空的log()方法)
当创建一个新的子类继承Logger父类时，有时可能会忘记重新实现log方法 。之前是基于抽象类的设计思想，编译器会强制要求子类重写父类的log方法，否则就会报编译错误 。
Logger可以被实例化，这也就意味着这个空的log方法有可能会被调用 。这就增加了类被误用的风险 。当然，这个问题 可以通过设置私有的构造函数的方式来解决，但是不如抽象类优雅 。
抽象类更多是为了代码复用，而接口更侧重于解耦 。接口是对行为的一种抽象，相当于一组协议或者契约(可类比API接口) 。调用者只需要关心抽象的接口，不需要了解具体的实现，具体的实现代码对调用者透明 。接口实现了约定和实现相分离，可以降低代码间的耦合，提高代码的可扩展性 。实际上，接口是一个比抽象类应用更加广泛、更加重要的知识点 。比如，我们经常提到的 ”基于接口而非实现编程“ ,就是一条几乎天天会用到的，并且能极大地提高代码的灵活性、扩展性的设计思想 。如何模拟抽象类和接口
在前面列举的例子中，我们使用Java的接口实现了Filter过滤器 。不过，在 C++ 中只提供了抽象类，并没有提供接口，那从代码的角度上说，是不是就无法实现 Filter 的设计思路了呢? 大家可以先思考下 ~我们先会议下接口的定义：接口中没有成员变量，只有方法声明，没有方法实现，实现接口的类必须实现接口中的所有方法 。主要满足以上几点从设计的角度上来说，我们就可以把它叫做接口 。实际上，要满足接口的这些特性并不难 。下面我们来看下实现：class Strategy { public: -Strategy(); virtual void algorithm()=0; protected: Strategy();}
抽象类 Strategy 没有定义任何属性，并且所有的方法都声明为 virtual 类型(等同于Java中的abstract关键字)，这样，所有的方法都不能有代码实现，并且所有继承了这个抽象类的子类，都要实现这些方法 。从语法特性上看，这个抽象类就相当于一个接口 。除了用抽象类来模拟接口外，我们还可以用普通类来模拟接口 。具体的Java实现如下所示：public class MockInterface { protected MockInteface(); public void funcA() { throw new MethodUnSupportedException(); }}
我们知道类中的方法必须包含实现，这个不符合接口的定义 。但是，我们可以让类中的方法抛出 MethodUnSupportedException 异常，来模拟不包含实现的接口，并且强迫子类来继承这个父类的时候，都主动实现父类的方法，否则就会在运行时抛出异常 。那又如何避免这个类被实例化呢? 实际上很简单，我们只需要将这个类的构造函数声明为 protected 访问权限就可以了 。如何决定该用抽象还是接口?
上面的讲解可能偏理论，现在我们就从真实项目开发的角度来看下 。在代码设计/编程时，什么时候该用接口?什么时候该用抽象类?实际上，判断的标准很简单 。如果我们需要一种is-a关系，并且是为了解决代码复用的问题，就用抽象类 。如果我们需要的是一种has-a关系，并且是为了解决抽象而非代码复用问题，我们就用接口 。从类的继承层次来看，抽象类是一种自下而上的设计思路，先有子类的代码复用，然后再抽象成上层的父类(也就是抽象类) 。而接口则相反，它是一种自上而下的设计思路，我们在编程的时候，一般都是先设计接口，再去思考具体实现 。好了，你是否掌握了上面的内容呢 。你可以通过一下几个维度来回顾自检一下：抽象类和接口的语法特性
抽象类和接口存在的意义
抽象类和接口的应用场景有哪些


    推荐阅读


    上一篇：女人做梦梦到蛇是什么意思 女人做梦梦到蛇有什么寓意

    下一篇：爬山虎盆栽需要多大盆，一年能长多少？