Java中的抽象類和接口怎么區分

這篇文章主要介紹了Java中的抽象類和接口怎么區分的相關知識，內容詳細易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價值，相信大家閱讀完這篇Java中的抽象類和接口怎么區分文章都會有所收獲，下面我們一起來看看吧。

什么是抽象類和接口？ 區別在哪里？

不同的編程語言對接口和抽象類的定義方式可能有些差別，但是差別并不大。本文使用 Java 語言。

抽象類

下面我們通過一個例子來看一個典型的抽象類的使用場景。

Logger 是一個記錄日志的抽象類，FileLogger 和 MessageQueueLogger 繼承Logger，分別實現兩種不同的日志記錄方式：

• 記錄日志到文件中

• 記錄日志到消息隊列中
  

FileLogger 和 MessageQueuLogger 兩個子類復用了父類 Logger 中的name、enabled 以及 minPermittedLevel 屬性和 log 方法，但是因為兩個子類寫日志的方式不同，他們又各自重寫了父類中的doLog方法。

父類

import java.util.logging.Level;

/**
 * 抽象父類
 * @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);
}

FileLogger

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.Writer;
import java.util.logging.Level;

/**
 * 抽象類Logger的子類：輸出日志到文件中
 * @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，輸出到日志文件
        fileWriter.write(...);
    }
}

MessageQueuLogger

import java.util.logging.Level;

/**
 * 抽象類Logger的子類：輸出日志到消息隊列中
 * @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，輸出到消息隊列中
        messageQueueClient.send(...)
    }
}

通過上面的例子，我們來看下抽象類有哪些特性。

• 抽象類不能被實例化，只能被繼承。（new 一個抽象類，會報編譯錯誤）

• 抽象類可以包含屬性和方法。方法既可以包含實現，也可以不包含實現。不包含實現的方法叫做抽象方法

• 子類繼承抽象類，必須實現抽象類中的所有抽象方法。
  

接口

同樣的，下面我們通過一個例子來看下接口的使用場景。

/**
 * 過濾器接口
 * @author yanliang
 * @date 9/28/2020 6:46 PM
 */
public interface Filter {
    void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException;
}

/**
 * 接口實現類：鑒權過濾器
 * @author yanliang
 * @date 9/28/2020 6:48 PM
 */
public class AuthencationFilter implements Filter {

    @Override
    public void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException {
        // 鑒權邏輯
    }
}

/**
 * 接口實現類：限流過濾器
 * @author yanliang
 * @date 9/28/2020 6:48 PM
 */
public class RateLimitFilter implements Filter{

    @Override
    public void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException {
        // 限流邏輯
    }
}

/**
 * 過濾器使用demo
 * @author yanliang
 * @date 9/28/2020 6:48 PM
 */
public class Application {
    // 過濾器列表
    private List<Filter> filters = 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) {
            // 處理過濾結果
        }
        // ...
    }
}

上面的案例是一個典型的接口使用場景。通過Java中的 interface 關鍵字定義了一個Filter 接口，AuthencationFilter 和 RetaLimitFilter 是接口的兩個實現類，分別實現了對Rpc請求的鑒權和限流的過濾功能。

下面我們來看下接口的特性：

• 接口不能包含屬性（也就是成員變量）

• 接口只能聲明方法，方法不能包含代碼實現

• 類實現接口時，必須實現接口中生命的所有方法。
  

綜上，從語法上對比，這兩者有比較大的區別，比如抽象類中可以定義屬性、方法的實現，而接口中不能定義屬性，方法也不能包含實現等。

除了語法特性的不同外，從設計的角度，這兩者也有較大區別。抽象類本質上就是類，只不過是一種特殊的類，這種類不能被實例化，只能被子類繼承。屬于is-a的關系。接口則是 has-a 的關系，表示具有某些功能。對于接口，有一個更形象的叫法：協議（contract）

抽象類和接口解決了什么問題？

下面我們先來思考一個問題~

抽象類的存在意義是為了解決代碼復用的問題（多個子類可以繼承抽象類中定義的屬性哈方法，避免在子類中，重復編寫相同的代碼）。

那么，既然繼承本身就能達到代碼復用的目的，而且繼承也不一定非要求是抽象類。我們不適用抽象類，貌似也可以實現繼承和復用。從這個角度上講，我們好像并不需要抽象類這種語法呀。那抽象類除了解決代碼復用的問題，還有其他存在的意義嗎？

這里大家可以先思考一下哈~

我們還是借用上面Logger的例子，首先對上面的案例實現做一些改造。在改造之后的實現中，Logger不再是抽象類，只是一個普通的父類，刪除了Logger中的兩個方法，新增了 isLoggable()方法。FileLogger 和 MessageQueueLogger 還是繼承Logger父類已達到代碼復用的目的。具體代碼如下：

/**
 * 父類：非抽象類，就是普通的類
 * @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());
    }

}

/**
 * 抽象類Logger的子類：輸出日志到文件中
 * @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，輸出到日志文件
        fileWriter.write(...);
    }
}

package com.yanliang.note.java.abstract_demo;

import java.util.logging.Level;

/**
 * 抽象類Logger的子類：輸出日志到消息隊列中
 * @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，輸出到消息隊列中
        messageQueueClient.send(...)
    }
}

以上實現雖然達到了代碼復用的目的（復用了父類中的屬性），但是卻無法使用多態的特性了。

像下面這樣編寫代碼就會出現編譯錯誤，因為Logger中并沒有定義log（）方法。

Logger logger = new FileLogger("access-log", true, Level.WARN, "/user/log");
logger.log(Level.ERROR, "This is a test log message.");

如果我們在父類中，定義一個空的log（）方法，讓子類重寫父類的log（）方法，實現自己的記錄日志邏輯。使用這種方式是否能夠解決上面的問題呢？ 大家可以先思考下~

這個思路可以用使用，但是并不優雅，主要有一下幾點原因：

• 在Logger中定義一個空的方法，會影響代碼的可讀性。如果不熟悉Logger背后的設計思想，又沒有代碼注釋的話，在閱讀Logger代碼時就會感到疑惑（為什么這里會存在一個空的log（）方法）

• 當創建一個新的子類繼承Logger父類時，有時可能會忘記重新實現log方法。之前是基于抽象類的設計思想，編譯器會強制要求子類重寫父類的log方法，否則就會報編譯錯誤。

• Logger可以被實例化，這也就意味著這個空的log方法有可能會被調用。這就增加了類被誤用的風險。當然，這個問題 可以通過設置私有的構造函數的方式來解決，但是不如抽象類優雅。
  

抽象類更多是為了代碼復用，而接口更側重于解耦。接口是對行為的一種抽象，相當于一組協議或者契約（可類比API接口）。調用者只需要關心抽象的接口，不需要了解具體的實現，具體的實現代碼對調用者透明。接口實現了約定和實現相分離，可以降低代碼間的耦合，提高代碼的可擴展性。

實際上，接口是一個比抽象類應用更加廣泛、更加重要的知識點。比如，我們經常提到的 ”基于接口而非實現編程“ ,就是一條幾乎天天會用到的，并且能極大的提高代碼的靈活性、擴展性的設計思想。

如何模擬抽象類和接口

在前面列舉的例子中，我們使用Java的接口實現了Filter過濾器。不過，在 C++ 中只提供了抽象類，并沒有提供接口，那從代碼的角度上說，是不是就無法實現 Filter 的設計思路了呢？ 大家可以先思考下 ???? ~

我們先會議下接口的定義：接口中沒有成員變量，只有方法聲明，沒有方法實現，實現接口的類必須實現接口中的所有方法。主要滿足以上幾點從設計的角度上來說，我們就可以把他叫做接口。

實際上，要滿足接口的這些特性并不難。下面我們來看下實現：

class Strategy {
  public: 
    -Strategy();
    virtual void algorithm()=0;
  protected:
    Strategy();
}

抽象類 Strategy 沒有定義任何屬性，并且所有的方法都聲明為 virtual 類型（等同于Java中的abstract關鍵字），這樣，所有的方法都不能有代碼實現，并且所有繼承了這個抽象類的子類，都要實現這些方法。從語法特性上看，這個抽象類就相當于一個接口。

處理用抽象類來模擬接口外，我們還可以用普通類來模擬接口。具體的Java實現如下所示：

public class MockInterface {
  protected MockInteface();
  public void funcA() {
    throw new MethodUnSupportedException();
  }
}

我們知道類中的方法必須包含實現，這個不符合接口的定義。但是，我們可以讓類中的方法拋出 MethodUnSupportedException 異常，來模擬不包含實現的接口，并且強迫子類來繼承這個父類的時候，都主動實現父類的方法，否則就會在運行時拋出異常。

那又如何避免這個類被實例化呢？ 實際上很簡單，我們只需要將這個類的構造函數聲明為 protected 訪問權限就可以了。

如何決定該用抽象還是接口？

上面的講解可能偏理論，現在我們就從真實項目開發的角度來看下。在代碼設計/編程時，什么時候該用接口？什么時候該用抽象類？

實際上，判斷的標準很簡單。如果我們需要一種is-a關系，并且是為了解決代碼復用的問題，就用抽象類。如果我們需要的是一種has-a關系，并且是為了解決抽象而非代碼復用問題，我們就用接口。

從類的繼承層次來看，抽象類是一種自下而上的設計思路，先有子類的代碼復用，然后再抽象成上層的父類（也就是抽象類）。而接口則相反，它是一種自上而下的設計思路，我們在編程的時候，一般都是先設計接口，再去思考具體實現。

關于“Java中的抽象類和接口怎么區分”這篇文章的內容就介紹到這里，感謝各位的閱讀！相信大家對“Java中的抽象類和接口怎么區分”知識都有一定的了解，大家如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道。