Java 接口和抽象類的區別詳解
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） 接口只能生命方法，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。
好了，你是否掌握了上面的內容呢。你可以通過一下幾個維度來回顧自檢一下：
抽象類和接口的語法特性 抽象類和接口存在的意義 抽象類和接口的應用場景有哪些以上就是Java 接口和抽象類的區別的詳細內容，更多關于Java 接口和抽象類的資料請關注好吧啦網其它相關文章！
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