C#_接口与抽象类
.Net提供了接口,这个不同于Class或者Struct的类型定义。接口有些情况,看似和抽象类一样,因此有些人认为在.Net可以完全用接口来替换抽象类。其实不然,接口和抽象类各有长处和缺陷,因此往往在应用当中,两者要结合来使用,从而互补长短。
接下来先说说抽象类和接口的区别。
区别一,两者表达的概念不一样。抽象类是一类事物的高度聚合,那么对于继承抽象类的子类来说,对于抽象类来说,属于“是”的关系;而接口是定义行为规范,因此对于实现接口的子类来说,相对于接口来说,是“行为需要按照接口来完成”。这些听起来有些虚,举个例子。例如,狗是对于所有狗类动物的统称,京哈是狗,牧羊犬是狗,那么狗的一般特性,都会在京哈,牧羊犬中找到,那么狗相对于京哈和牧羊犬来说,就属于这类事物的抽象类型;而对于“叫”这个动作来说,狗可以叫,鸟也可以叫。很明显,前者相当于所说的是抽象类,而后者指的就是接口。
区别二,抽象类在定义类型方法的时候,可以给出方法的实现部分,也可以不给出;而对于接口来说,其中所定义的方法都不能给出实现部分。
例如:
public abstract class AbsTest
{
public virtual void Test()
{
Debug.WriteLine( "Test" );
}
public abstract void NewTest();
}
public interface ITest
{
void Test();
void NewTest();
}
区别三,继承类对于两者所涉及方法的实现是不同的。继承类对于抽象类所定义的抽象方法,可以不用重写,也就是说,可以延用抽象类的方法;而对于接口类所定义的方法或者属性来说,在继承类中必须要给出相应的方法和属性实现。
区别四,在抽象类中,新增一个方法的话,继承类中可以不用作任何处理;而对于接口来说,则需要修改继承类,提供新定义的方法。
知道了两者的区别,再来说说,接口相对于抽象类的优势。
好处一,接口不光可以作用于引用类型,也可以作用于值类型。而抽象类来说,只能作用于引用类型。
好处二,.Net的类型继承只能是单继承的,也就是说一个类型只能继承一个类型,而可以继承多个接口。其实,我对于这一点也比较赞同,多继承会使继承树变的混乱。
好处三,由于接口只是定义属性和方法,而与真正实现的类型没有太大的关系,因此接口可以被多个类型重用。相对于此,抽象类与继承类的关系更紧密些。
好处四,通过接口,可以减少类型暴露的属性和方法,从而便于保护类型对象。当一个实现接口的类型,可能包含其他方法或者属性,但是方法返回的时候,可以返回接口对象,这样调用端,只能通过接口提供的方法或者属性,访问对象的相关元素,这样可以有效保护对象的其他元素。
好处五,减少值类型的拆箱操作。对于Struct定义的值类型数据,当存放集合当中,每当取出来,都需要进行拆箱操作,这时采用Struct+Interface结合的方法,从而降低拆箱操作。
相对于抽象类来说,接口有这么多好处,但是接口有一个致命的弱点,就是接口所定义的方法和属性只能相对于继承它的类型(除非在继承类中修改借口定义的函数标示),那么对于多层继承关系的时候,光用接口就很难实现。因为如果让每个类型都去继承接口而进行实现的话,首先不说编写代码比较繁琐,有时候执行的结果还是错误,尤其当子类型对象隐式转换成基类对象进行访问的时候。
那么这时候,需要用接口结合虚方法来实现。
其实在继承中,到底使用接口还是抽象类。接口是固定的,约定俗成的,因此在继承类中必须提供接口相应的方法和属性的实现。而对于抽象类来说,抽象类的定义方法的实现,贯穿整个继承树,因此其中方法的实现或者重写都是不确定的。因此相对而言,抽象类比接口更灵活一些。
如下给出两者的简单对比表格。
接口 |
抽象类 |
|
多继承 |
支持 |
不支持 |
类型限制 |
没有 |
有,只能是引用类型 |
方法实现 |
继承类型中必须给出方法实现 |
继承类中可以不给出 |
扩展性 |
比较麻烦 |
相对比较灵活 |
多层继承 |
比较麻烦,需要借助虚函数 |
比较灵活 |
总的来说,接口和抽象类是.Net为了更好的实现类型之间继承关系而提供的语言手段,而且两者有些相辅相成的关系。因此我并不强调用什么而不用什么,那么问题的关键在于,如何把这两种手段合理的应用到程序当中,这才是至关重要。
什么是抽象类型?
抽象类是一种特殊的类,该类不能被实例化。抽象类的存在就是为了被继承,即抽象类可以被其它类继承但不能被实例化。那么,我们为什么需要一个无法被实例化的类呢?这样做的优点是,通过抽象类我们制定了一份强制所有子类必须遵守的合约,使所有子类有着一致的层次结构。抽象类提供了一种规范用于规定子类如何进行工作,子类可根据自身情况来重写抽象类中的抽象成员(及其它可被重写的成员)以满足自身需求。
抽象类作为一个基类,可以包含已实现的成员,同时应至少包含一个抽象成员,否则就没必要使用抽象类了。如果一个抽象类中仅仅包含抽象方法,那么这时抽象类就和接口很像了。
什么是接口?
接口中不能包含任何被实现的成员,即接口中只能包含成员的签名。如,没有方法体的方法、只包含访问器关键字(set、get)的属性等。和抽象类类似,接口也是一份合约。C#中,接口和抽象类的主要区别是,类可以实现多个接口,但只能继承一个(抽象)类。
比较异同
特征 | 接口 | 抽象类 |
---|---|---|
是否支持多继承 | 支持 | 不支持 |
默认实现 | 接口中不能包含任何已实现的成员 | 抽象类中可以包含已实现(非抽象)的成员 |
访问修饰符 | 接口成员默认是公共(public)的,不再允许被任何访问修饰符修饰 | 抽象类成员可以被访问修饰符(不能是private)修饰 |
核心 VS 辅助 | 接口多用于定义(辅助性的)能力 | 抽象类多用于定义相同类型(这里类型不是数据类型的意思,解释见下文)子类所共有的一些特征 |
若只提供一些方法上的约束,建议使用接口 | 如果子类属于同一类型,且具有相同的行为或状态,建议使用抽象类提供约束 | |
寻找成员速度 | 相比抽象类较慢 | 相比接口更快 |
成员变动的影响 | 如果接口成员发生改动,则所有实现类都要进行改动 | 若向抽象类中添加非抽象成员,我们可以给该成员提供默认实现,这样子类就无需发生变动 |
允许包含的抽象成员 | 属性、方法、事件、索引器(这四类本质上都是方法) | 属性、方法、事件、索引器 |
是否允许定义字段 | 不允许 | 不允许定义使用abstract修饰的字段 |
抽象类是对子类的抽象,即将子类中的公共部分提取出来,放到一个特定的类中。抽象类是一份合约,用于为同一类型(这里类型不是指数据类型,而是逻辑上的划分,如人和猫都是动物)的子类提供约束。
接口也是一份合约,但接口多用对能力的定义,即用于指定实现类能做哪些事儿。
例如:
人和猫,都属于动物这个大类,我们可以抽象出二者的公共部分。如,年龄、体重、吃、会叫(用于形容人不太友好)等作为一个抽象类的成员。
此外,人和猫相比,人会制作工具而猫不行,那么制作工具的技能就是人所特有的,这时可以定义一个接口提供对制作工具这项技能的约束
再如,人、车、猫三者都可以跑,那么也可以定义个接口用于对跑这项技能提供约束。
抽象类和接口都是一种约束,这种约束使我们的代码有更好的层次结构,特别是在多人协同开发时(若每个人都按照自己的习惯来,对整个开发团队而言,开发成本不知要提高多少)。
抽象类是对相同类型(不是数据类型)子类公共部分的抽象(约束),接口是对能力的一种约束。
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