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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。本小节将从另一个层面:abstract class和interface所反映出的设计理念,来分析一下二者的区别。作者认为,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,abstarct class在Java语言中体现了一种继承关系,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(参考文献〔3〕中有关于"is a"关系的大篇幅深入的论述,有兴趣的读者可以参考)。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Door:

abstract class Door {
abstract void open();
abstract void close();
}


使用interface方式定义Door:


interface Door {
void open();
void close();
}


其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements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:

abstract class Door {
abstract void open();
abstract void close();
abstract void alarm();
}


或者

interface Door {
void open();
void close();
void alarm();
}


那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下:

class AlarmDoor extends Door {
void open() { … }
void close() { … }
void alarm() { … }
}


或者

class AlarmDoor implements Door {
void open() { … }
void close() { … }
void alarm() { … }


这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP(Interface Segregation Priciple),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Java语言不支持多重继承,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Java语言中表示一种继承关系,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:

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() { … }
}


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。

转载人员-Nicholas
posted on 2010-11-07 13:57 obpm 阅读(541) 评论(4)  编辑  收藏 所属分类: 架构设计

评论:
# re: 接口和抽象类的区别(转载) 2011-01-20 11:52 | 木弓视觉
很复杂。我还停留在html。。。  回复  更多评论
  
# re: 接口和抽象类的区别(转载) 2011-05-21 01:06 | keezzm
这是面相对象的隔离原则,即上述的Door和“报警器”并不能划为同一类,Door的行为被抽象为open和close,但是报警并不是Door固有的行为,如果随着时间的迁移,Door新增了报警行为,而在基类增加报警行为,这样只要在我们需要增加新业务时,就会每次在原先的Door增加业务方法,这样很有可能导致别的模块对其的依赖而发生大幅度的修改,这必然导致代码的难以维护。但是使用接口,我们就可以分离业务,也就说这时我们可以抽象出两种类(Door和Alarm),但由于抽象类不支持多继承,而采用接口的却相反,这样我们就可以专注于这个实现类的具体实现,但发生需求的变化时,而针对该实现类进行修改,或者增加新业务时,我们只需通过新增接口来扩充实现类,并替换掉原先的实现类来达到更换实现,例如我们可以定义Door和Alarm来隔离这两种业务,并通过接口来封装,然后通过AlarmDoor类来实现这两个接口,当需求发生变更时,我们只需增加接口或者修改AlarmDoor类就行了,而无需对Door和Alarm进行修改,这样便达到隔离的要求,并且还大大地降低各模块之间的耦合度。(如有说错请指正!)  回复  更多评论
  
# re: 接口和抽象类的区别 2011-11-02 11:38 | gzakoa
转载了!  回复  更多评论
  
# re: 接口和抽象类的区别 2011-11-02 11:38 | gzakoa
(转载)  回复  更多评论
  

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