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    選擇Java接口還是抽象類(轉)

    很多人有過這樣的疑問:為什么有的地方必須使用接口而不是抽象類,而在另一些地方,又必須使用抽象類而不是接口呢?或者說,在考慮Java類的一般化問題時,很多人會在接口和抽象類之間猶豫不決,甚至隨便選擇一種。

      實際上接口和抽象類的選擇不是隨心所欲的。 要理解接口和抽象類的選擇原則,有兩個概念很重要:對象的行為和對象的實現。如果一個實體可以有多種實現方式,則在設計實體行為的描述方式時,應當達到這 樣一個目標:在使用實體的時候,無需詳細了解實體行為的實現方式。也就是說,要把對象的行為和對象的實現分離開來。既然Java的接口和抽象類都可以定義 不提供具體實現的方法,在分離對象的行為和對象的實現時,到底應該使用接口還是使用抽象類呢?

    通過抽象類建立行為模型

      在接口和抽象類的選擇上,必須遵守這樣一個原則:行為模型應該總是通過接口而不是抽象類定義。為了說明其原因,下面試著通過抽象類建立行為模型,看看會出現什么問題。

      假設要為銷售部門設計一個軟件,這個軟件包含一個“發動機”(Motor)實體。顯然無法在發動機對象中詳細地描述發動機的方方面面,只能描述某些對當前軟件來說重要的特征。至于發動機的哪些特征是重要的,則要與用戶(銷售部門)交流才能確定。

      銷售部門的人要求每一個發動機都有一個稱為馬力的參數。對于他們來說,這是惟一值得關心的參數。基于這一判斷,可以把發動機的行為定義為以下行為。

      行為1:查詢發動機的馬力,發動機將返回一個表示馬力的整數。

      雖然現在還不清楚發動機如何取得馬力這個參數,但可以肯定發動機一定支持這個行 為,而且這是所有發動機惟一值得關注的行為特征。這個行為特征既可以用接口定義,也可以用抽象類定義。為了說明用抽象類定義可能出現的問題,下面用抽象類 建立發動機的行為模型,并用Java方法描述行為1,代碼如下:

    public abstract Motor{







    abstract public int getHorsepower();







    }

      在Motor抽象類的基礎上構造出多種具體實現,例如A型發動機、B型發動機等,再加上 系統的其它部分,最后得到1.0版的軟件并交付使用。一段時間過去了,現在要設計2.0版的軟件。在評估2.0版軟件需求的過程中,發現一小部分發動機是 電池驅動的,而電池需要一定的充電時間。銷售部門的人希望能夠通過計算機查閱充電時間。根據這一要求定義一個新的行為,如圖1所示。

      行為2:查詢電驅動發動機的充電時間,發動機將返回一個表示充電時間的整數。

      用Java方法來描述這個行為,代碼如下:

    public abstract BatteryPoweredMotor extends Motor{







    abstract public int getTimeToRecharge();







    }

      在銷售部門的軟件中,電驅動發動機也以類的形式實現,但這些類從 BatteryPoweredMotor而不是Motor派生。這些改動加入到2.0版軟件之后,銷售部門很滿意。隨著業務的不斷發展,不久之后光驅動的 發動機出現了。銷售部門要求光驅動發動機需要一定光能才能運轉,光能以流明(Lumen)度量。這個信息對客戶很重要,因為下雨或多云的天氣里,某些光驅 動發動機可能無法運轉。銷售部門要求為軟件增加對光驅動發動機的支持,所以要定義一個新的行為。

      行為3:查詢光驅動發動機能夠正常運轉所需要的最小流明數,發動機返回一個整數。

      再定義一個抽象類并把行為3轉換成Java方法,代碼如下:

    public abstract SolarPoweredMotor extends Motor{







    abstract public int getLumensToOperate();







    }

      如圖1所示,SolarPoweredMotor和 BatteryPoweredMotor都從Motor抽象類派生。在整個軟件中,90%以上的代碼以相同的方式對待所有的發動機。偶爾需要檢查一下發動 機是光驅動還是電驅動,使用instanceof實現,代碼如下:

    if (instanceof SolarPoweredMotor){...} 







    if (instanceof BatteryPoweredMotor){...}

      無論是哪種發動機,馬力這個參數都很重要,所以在所有派生的抽象類(SolarPoweredMotor和BatteryPoweredMotor)中,getHorsepower()方法都有效。

      現在銷售部門又有了一種新的發動機,它是一種既有電驅動又有光驅動的雙重驅動發 動機。光驅動和電驅動的行為本身沒有變化,但新的發動機同時支持兩種行為。在考慮如何定義新型的光電驅動發動機時,接口和抽象類的差別開始顯示出來了。新 的目標是在增加新型發動機的前提下盡量少改動代碼。因為與光驅動發動機、電驅動發動機有關的代碼已經過全面的測試,不存在已知的Bug。為了增加光電驅動 發動機,要定義一個新的SolarBatteryPowered抽象類。如果讓SolarBatteryPowered從Motor抽象類派 生,SolarBatteryPowered將不支持針對光驅動發動機和電驅動發動機的instanceof操作。也就是說,如果查詢一個光電驅動的發動 機是光驅動的,還是電驅動的,得到的答案是:都不是。

      如果讓SolarBatteryPowered從 SolarPoweredMotor(或BatteryPoweredMotor)抽象類派生,類似的問題也會出 現,SolarBatteryPowered將不支持針對BatteryPoweredMotor(或SolarPoweredMotor)的 instanceof操作。從行為上看,光電驅動的發動機必須同時從兩個抽象類派生,但Java語言不允許多重繼承。之所以會出現這個問題,根本的原因在 于使用抽象類不僅意味著定義特定的行為,而且意味著定義實現的模式。也就是說,應該定義一個發動機如何獲得行為的模型,而不僅僅是聲明發動機具有某一個行 為。

    通過接口建立行為模型

      如果用接口來建立行為模型,就可以避免隱含地規定實現模式。例如,前面的幾個行為改用接口定義如下。

      行為1:

    public interface Motor(){







    public int getHorsepower();







    }

    行為2:

    public interface BatteryPoweredMotor extends Motor(){







    public int getTimeToRecharge();







    }

    行為3:

    public interface SolarPoweredMotor extends Motor{







    abstract public int getLumensToOperate();







    }

      現在光電驅動的發動機可以描述為:

    public DualPoweredMotor implements SolarPoweredMotor, BatteryPoweredMotor{}

      DualPoweredMotor只繼承行為定義,而不是行為的實現模式,如圖2所示。

      在使用接口的同時仍舊可以使用抽象類,不過這時抽象類的作用是實現行為,而不是 定義行為。只要實現行為的類遵從接口定義,即使它改變了父抽象類,也不用改變其它代碼與之交互的方式。特別是對于公用的實現代碼,抽象類有它的優點。抽象 類能夠保證實現的層次關系,避免代碼重復。然而,即使在使用抽象類的場合,也不要忽視通過接口定義行為模型的原則。從實踐的角度來看,如果依賴于抽象類來 定義行為,往往導致過于復雜的繼承關系,而通過接口定義行為能夠更有效地分離行為與實現,為代碼的維護和修改帶來方便。

    posted on 2009-10-09 16:03 MichaelLee 閱讀(137) 評論(0)  編輯  收藏


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