介绍Java中的接口与继承

一个软件设计的好坏,我想很大程度上取决于它的整体架构,而这个整体架构其实就是你对整个宏观商业业务的抽象框架,当代表业务逻辑的高层抽象层结构合理时,你底层的具体实现需要考虑的就仅仅是一些算法和一些具体的业务实现了。当你需要再开发另一个相近的项目时,你以前的抽象层说不定还可以再次利用呢,面对对象的设计,复用的重点其实应该是抽象层的复用,而不是具体某一个代码块的复用,是不是一下子感觉自己对复用理解的高度又上升了一层?

说到了抽象,就不能不提到曾让我头痛的Java接口和Java抽象类了,这也是本文我想说的重点。既然面向对象设计的重点在于抽象,那Java接口和Java抽象类就有它存在的必然性了。

Java接口和Java抽象类代表的就是抽象类型,就是我们需要提出的抽象层的具体表现。OOP面向对象的编程,如果要提高程序的复用率,增加程序的可维护性,可扩展性,就必须是面向接口的编程,面向抽象的编程,正确地使用接口、抽象类这些太有用的抽象类型做为你结构层次上的顶层,Java接口和Java抽象类有太多相似的地方,又有太多特别的地方,究竟在什么地方,才是它们的最佳位置呢?把它们比较一下,你就可以发现了。

1、Java接口和Java抽象类最大的一个区别,就在于Java抽象类可以提供某些方法的部分实现,而Java接口不可以,这大概就是Java抽象类唯一的优点吧,但这个优点非常有用。

如果向一个抽象类里加入一个新的具体方法时,那么它所有的子类都一下子都得到了这个新方法,而Java接口做不到这一点,如果向一个Java接口里加入一个新方法,所有实现这个接口的类就无法成功通过编译了,因为你必须让每一个类都再实现这个方法才行,这显然是Java接口的缺点。

2、一个抽象类的实现只能由这个抽象类的子类给出,也就是说,这个实现处在抽象类所定义出的继承的等级结构中,而由于Java语言的单继承性,所以抽象类作为类型定义工具的效能大打折扣。

在这一点上,Java接口的优势就出来了,任何一个实现了一个Java接口所规定的方法的类都可以具有这个接口的类型,而一个类可以实现任意多个Java接口,从而这个类就有了多种类型。

3、从第2点不难看出,Java接口是定义混合类型的理想工具,混合类表明一个类不仅仅具有某个主类型的行为,而且具有其他的次要行为。

4、结合1、2点中抽象类和Java接口的各自优势,具精典的设计模式就出来了:声明类型的工作仍然由Java接口承担,但是同时给出一个Java抽象类,且实现了这个接口,而其他同属于这个抽象类型的具体类可以选择实现这个Java接口,也可以选择继承这个抽象类,也就是说在层次结构中,Java接口在最上面,然后紧跟着抽象类,哈,这下两个的最大优点都能发挥到极至了。这个模式就是“缺省适配模式”。

在Java语言API中用了这种模式,而且全都遵循一定的命名规范:Abstract+接口名,Java接口和Java抽象类的存在就是为了用于具体类的实现和继承的,如果你准备写一个具体类去继承另一个具体类的话,那你的设计就有很大问题了。Java抽象类就是为了继承而存在的,它的抽象方法就是为了强制子类必须去实现的。

使用Java接口和抽象Java类进行变量的类型声明、参数是类型声明、方法的返还类型说明,以及数据类型的转换等。而不要用具体Java类进行变量的类型声明、参数是类型声明、方法的返还类型说明,以及数据类型的转换等。

我想,如果你编的代码里面连一个接口和抽象类都没有的话,也许我可以说你根本没有用到任何设计模式,任何一个设计模式都是和抽象分不开的,而抽象与Java接口和抽象Java类又是分不开的。理解抽象,理解Java接口和抽象Java类,我想就应该是真正开始用面向对象的思想去分析问题,解决问题了吧。

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计算机学院研二的兄弟与我讨论Java,一见面,几个问题全是关于接口,接口有什么用?为什么要用接口?什么时候该使用接口?很庆幸他们不是问我Java如何连接SQL Server,或者是如何开发J2EE应用,这类问题有杀伤力,避之则吉。今年计算机学院本科有个毕业设计课题是做J2ME,选这个题目的学生在5月末都还在苦着脸研究java.util.*这个包,这个这个……唉。

大多数人认为,接口的意义在于顶替多重继承。众所周知Java没有c++那样多重继承的机制,但是却能够实作多个接口。其实这样做是很牵强的,接口和继承是完全不同的东西,接口没有能力代替多重继承,也没有这个义务。接口的作用,一言以蔽之,就是标志类的类别(type of class)。

把不同类型的类归于不同的接口,可以更好的管理他们。OO的精髓,我以为,是对对象的抽象,最能体现这一点的就是接口。为什么我们讨论设计模式都只针对具备了抽象能力的语言(比如c++、java、c#等),就是因为设计模式所研究的,实际上就是如何合理的去抽象。(cowboy的名言是“抽象就是抽去像的部分”,看似调侃,实乃至理)。

设计模式中最基础的是工厂模式(Factory),在我最近的一个很简单的应用中,我想尽量的让我的程序能够在多个数据库间移植,当然,这涉及很多问题,单是如何兼容不同DBMS的SQL就让人头痛。我们不妨先把问题简单化,只考虑如何连接不同的数据库。

假设我有很多个类,分别是Mysql.java、SQLServer.java、Oracle.java、DB2.java,他们分别连接不同的数据库,统一返回一个Connection对象,并且都有一个close方法,用于关闭连接。只需要针对你的DBMS,选择不同的类,就可以用了,但是我的用户他会使用什么数据库?我不知道,我希望的是尽量少的修改代码,就能满足他的需要。我可以抽象如下接口:

    packageorg.bromon.test; publicinterfaceDB { java.sql.ConnectionopenDB(Stringurl,Stringuser,Stringpassword); voidclose(); }

这个接口只定义两个方法,没有任何有实际意义的代码,具体的代码由实作这个接口的类来给出,比如Mysql.java:

    Packageorg.bromon.test; importjava.sql.*; publicclassMysqlimplementsDB { privateStringurl=”jdbc:mysql:localhost:3306/test”; privateStringuser=”root”; privateStringpassword=””; privateConnectionconn; publicConnectionopenDB(url,user,password) { //连接数据库的代码 } publicvoidclose() { //关闭数据库 } }

类似的当然还有Oracle.java等等,接口DB给这些类归了个类,在应用程序中我们这样定义对象:

    org.bromon.test.DBmyDB;

使用myDB来操作数据库,就可以不用管实际上我所使用的是哪个类,这就是所谓的“开-闭”原则。但是问题在于接口是不能实例化的,myDB=new DB(),这样的代码是绝对错误的,我们只能myDB=new Mysql()或者myDB=new Oracle()。麻烦了,我还是需要指定具体实例化的是哪个类,用了接口跟没用一样。所以我们需要一个工厂:

    packageorg.bromon.test; publicclassDBFactory { publicstaticDBConnectiongetConn() { Return(newMysql()); } }

所以实例化的代码变成:

    myDB=DBFactory.getConn();

这就是23种模式中最基础的普通工厂(Factory),工厂类负责具体实例化哪个类,而其他的程序逻辑都是针对DB这个接口进行操作,这就是“针对接口编程”。责任都被推卸给工厂类了,当然你也可以继续定义工厂接口,继续把责任上抛,这就演变成抽象工厂(Abstract Factory)。

整个过程中接口不负责任何具体操作,其他的程序要连接数据库的话,只需要构造一个DB对象就OK,而不管工厂类如何变化。这就是接口的意义—-抽象。

继承的概念不用多说,很好理解。为什么要继承呢?因为你想重用代码?这绝对不是理由,继承的意义也在于抽象,而不是代码重用。如果对象A有一个run()方法,对象B也想有这个方法,所以有人就Class B extends A。这是不经大脑的做法。如果在B中实例化一个A,调用A的Run()方法,是不是可以达到同样的目的?如下:

    ClassB { Aa=newA(); a.run(); }

这就是利用类的聚合来重用代码,是委派模式的雏形,是GoF一贯倡导的做法。

那么继承的意义何在?其实这是历史原因造成的,最开始的OO语言只有继承,没有接口,所以只能以继承来实现抽象,请一定注意,继承的本意在于抽象,而非代码重用(虽然继承也有这个作用),这是很多Java烂书最严重的错误之一,它们所造成的阴影,我至今还没有完全摆脱,坏书害人啊,尤其是入门类的,流毒太大。

什么时候应该使用继承?只在抽象类中使用,其他情况下尽量不使用。抽象类也是不能实例化的,它仅仅提供一个模版而已,这就很能说明问题。

软件开发的万恶之源,一是重复代码而不是重用代码,二是烂用继承,尤以c++程序员为甚。Java中取缔多重继承,目的就是制止烂用继承,实是非常明智的做法,不过很多人都不理解。Java能够更好的体现设计,这是让我入迷的原因之一。

只知道心痛得滴血,都只为你。

介绍Java中的接口与继承

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