Java核心技术12 | 接口和抽象类

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典型定义

接口是对行为的抽象，它是抽象方法的集合，利用接口可以达到 API 定义和实现分离的目的。接口，不能实例化；不能包含任何非常量成员，任何 field 都是隐含着 public static final 的意义；同时，没有非静态方法实现，也就是说要么是抽象方法，要么是静态方法。Java 标准类库中，定义了非常多的接口，比如 java.util.List。

抽象类是不能实例化的类，用 abstract 关键字修饰 class，其目的主要是代码重用。除了不能实例化，形式上和一般的 Java 类并没有太大区别，可以有一个或者多个抽象方法，也可以没有抽象方法。抽象类大多用于抽取相关 Java 类的共用方法实现或者是共同成员变量，然后通过继承的方式达到代码复用的目的。Java 标准库中，比如 collection 框架，很多通用部分就被抽取成为抽象类，例如 java.util.AbstractList。

知识拓展

Java不支持多继承。这种限制，在规范了代码实现的同时，也产生了一些局限性，影响着程序设计结构。Java 类可以实现多个接口，因为接口是抽象方法的集合，所以这是声明性的，但不能通过扩展多个抽象类来重用逻辑。

设想，为接口添加任何抽象方法，相应的所有实现了这个接口的类，也必须实现新增方法，否则会出现编译错误。对于抽象类，如果我们添加非抽象方法，其子类只会享受到能力扩展，而不用担心编译出问题。

Java 8 以后，接口也是可以有方法实现的！

从 Java 8 开始，interface 增加了对 default method 的支持。Java 9 以后，甚至可以定义 private default method。Default method 提供了一种二进制兼容的扩展已有接口的办法。比如，我们熟知的 java.util.Collection，它是 collection 体系的 root interface，在 Java 8 中添加了一系列 default method，主要是增加 Lambda、Stream 相关的功能。

[code]public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
/**
* Returns a sequential Stream with this collection as its source
* ...
**/
default Stream<E> stream() {
return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
}
}

面向对象设计

封装：目的是隐藏事务内部的实现细节，以便提高安全性和简化编程。封装提供了合理的边界，避免外部调用者接触到内部的细节。可能会触发更多的问题，如并发问题。

继承：是代码复用的基础机制。但要注意，继承可以看作是非常紧耦合的一种关系，父类代码修改，子类行为也会变动。在实践中，过度滥用继承，可能会起到反效果。

多态：你可能立即会想到重写（override）和重载（overload）、向上转型。多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。同一个接口使用不同的实例而执行不同操作。简单说，重写是父子类中相同名字和参数的方法，不同的实现；重载则是相同名字的方法，但是不同的参数，本质上这些方法签名是不一样的。（方法名称和参数一致，返回值不同不算有效的重载，编辑会出错）

进行面向对象编程，有通用的几种基础设计原则：

• 单一职责（Single Responsibility），类或者对象最好是只有单一职责，在程序设计中如果发现某个类承担着多种义务，可以考虑进行拆分。
• 开关原则（Open-Close, Open for extension, close for modification），设计要对扩展开放，对修改关闭。换句话说，程序设计应保证平滑的扩展性，尽量避免因为新增同类功能而修改已有实现，这样可以少产出些回归（regression）问题。
• 里氏替换（Liskov Substitution），这是面向对象的基本要素之一，进行继承关系抽象时，凡是可以用父类或者基类的地方，都可以用子类替换。
• 接口分离（Interface Segregation），接口的单一职责。我们在进行类和接口设计时，如果在一个接口里定义了太多方法，其子类很可能面临两难，就是只有部分方法对它是有意义的，这就破坏了程序的内聚性。
  对于这种情况，可以通过拆分成功能单一的多个接口，将行为进行解耦。在未来维护中，如果某个接口设计有变，不会对使用其他接口的子类构成影响。
• 依赖反转（Dependency Inversion），实体应该依赖于抽象而不是实现。也就是说高层次模块，不应该依赖于低层次模块，而是应该基于抽象。实践这一原则是保证产品代码之间适当耦合度的法宝。

OOP原则实例

[code]public class VIPCenter {
void serviceVIP(T extend User user) {
if (user instanceof SlumDogVIP) {
// 穷 X VIP，活动抢的那种
// do somthing
} else if(user instanceof RealVIP) {
// do somthing
}
// ...
}

改进版

[code]public class VIPCenter {
private Map<User.TYPE, ServiceProvider> providers;
void serviceVIP(T extend User user） {
providers.get(user.getType()).service(user);
}
}
interface ServiceProvider{
void service(T extend User user) ;
}
class SlumDogVIPServiceProvider implements ServiceProvider{
void service(T extend User user){
// do somthing
}
}
class RealVIPServiceProvider implements ServiceProvider{
void service(T extend User user) {
// do something
}
}

总结

1.  支持多重继承：接口支持；抽象类不支持；类不支持；
2. 支持抽象函数：接口语义上支持；抽象类支持；类不支持；
3. 允许函数实现：接口不允许；抽象类支持；类允许；
4. 允许实例化：接口不允许；抽象类不允许；类允许；
5. 允许部分函数实现：接口不允许；抽象类允许；类不允许。
6. 定义的内容：接口中只能包括public函数以及public static final常量；抽象类与类均无任何限制。
7. 使用时机：当想要支持多重继承，或是为了定义一种类型请使用接口；当打算提供带有部分实现的“模板”类，而将一些功能需要延迟实现请使用抽象类；当你打算提供完整的具体实现请使用类。