interface和abstract class有何不同? (C/C++) (.NET) (C#)
2014-08-31 11:23
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Abstract
這兩個的確非常的像，主要都是為了實踐『多型』，但實際的用途並不一樣。
Introduction
interface和abstract class在語言層次的差異，我就不再贅述，本文主要是放在何時該使用interface?何時該使用abstract class?
interface用在當一個物件須和其他物件共同合作時，為了確保其他物件有我想要的method，所以定下interface要該物件遵守，在Design Pattern到處可以看到這種應用，如strategy，bridge，prototype...。
而abstract class是用在整個繼承體系的最上層，用來定義出整個繼承體系該有哪些method，子類別可以對這些method加以override，或維持和abstract class相同的功能。Design Pattern中的template method，factory method...等就是用這種手法。
或者更明白的說，我們知道在OO主要有兩種技術：繼承(Inheritance)和組合(Composition)，而abstract class就是用在使用繼承技術時，而interface則是用在使用組合技術時。
使用繼承技術時，我們會將所有method由abstract class去宣告，然後由各子類別去override，若不得已某些class有自己的特殊method，則由該class自行宣告。
一旦使用組合時時，就牽涉到一個問題，你如何確保被你組合的物件有某個method呢?當你使用繼承時，因為所有的method都會被繼承，這不是問題，但組合就不一樣了，所以你必須建立一個interface，強迫要被你組合的物件，需實做這個interface，這樣當你要使用該物件時，才能確保有某個method可以呼叫。
Sample Code
以Door為例，Door是一個泛稱，適合當abstract class，定義出open()和close()，由於一般們都是水平左右開，所以可以將左右開的功能放在abstract class，今天有一個垂直上下開的門VerticalDoor，門是水平開的，明顯和abstract class不一樣，所以使用了override的方式去改寫，在此範例我們使用了『繼承』的技術。
UML
C++
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cpp
5
Compiler : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
6
Description : Demo how to use abstract class
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
10
#include <iostream>
11
#include <vector>
12
#include <algorithm>
13
#include <functional>
14
15
using namespace std;
16
17
class Door {
18
public:
19
virtual void open() const {
20
cout << "open horizontally" << endl;
21
}
22
23
virtual void close() const {
24
cout << "close horizontally" << endl;
25
}
26
};
27
28
class HorizontalDoor : public Door {
29
};
30
31
class VerticalDoor : public Door {
32
public:
33
void open() const {
34
cout << "open vertically" << endl;
35
}
36
37
void close() const {
38
cout << "close vertically" << endl;
39
}
40
};
41
42
class DoorController {
43
protected:
44
vector<Door*> _doorVec;
45
46
public:
47
void addDoor(Door& aDoor) {
48
_doorVec.push_back(&aDoor);
49
}
50
51
void openDoor() const {
52
for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun(&Door::open));
53
}
54
};
55
56
57
int main() {
58
DoorController dc;
59
dc.addDoor(HorizontalDoor());
60
dc.addDoor(VerticalDoor());
61
dc.openDoor();
62
}
C#
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cs
5
Compiler : Visual Studio 2005 / C# 2.0
6
Description : Demo how to use abstract class
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
using System;
10
using System.Collections.Generic;
11
12
class Door {
13
public virtual void open() {
14
Console.WriteLine("open horizontally");
15
}
16
17
public virtual void close() {
18
Console.WriteLine("close horizontally");
19
}
20
}
21
22
class HorizontalDoor : Door {
23
}
24
25
class VerticalDoor : Door {
26
public override void open() {
27
Console.WriteLine("open vertically");
28
}
29
30
public override void close() {
31
Console.WriteLine("close vertically");
32
}
33
}
34
35
class DoorController {
36
protected List<Door> _doorList = new List<Door>();
37
38
public void addDoor(Door aDoor) {
39
_doorList.Add(aDoor);
40
}
41
42
public void openDoor() {
43
foreach(Door iter in _doorList) {
44
iter.open();
45
}
46
}
47
}
48
49
class main {
50
public static void Main() {
51
DoorController dc = new DoorController();
52
dc.addDoor(new HorizontalDoor());
53
dc.addDoor(new VerticalDoor());
54
dc.openDoor();
55
}
56
}
執行結果
open horizontally
open vertically
假如日後需求改變，需要一個會警報的門AlarmDoor，由於廠商本身沒有生產警報器，所以勢必外包，這時他將規格定義成IAlarm interface，只要能生產出這個規格的Alarm，就可以透過『組合』的方式產生出會警報的門，在此範例我們使用『組合』技術。
UML(以下這個圖我畫錯了，_alarm應該在AlarmDoor內，感謝frank28_nfls的指正，C++與C#的code是對的)
C++
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cpp
5
Compiler : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
6
Description : Demo how to use interface
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
10
#include <iostream>
11
#include <vector>
12
#include <algorithm>
13
#include <functional>
14
15
using namespace std;
16
17
class Door {
18
public:
19
virtual void open() const {
20
cout << "open horizontally" << endl;
21
}
22
23
virtual void close() const {
24
cout << "close horizontally" << endl;
25
}
26
};
27
28
class HorizontalDoor : public Door {
29
};
30
31
class VerticalDoor : public Door {
32
public:
33
void open() const {
34
cout << "open vertically" << endl;
35
}
36
37
void close() const {
38
cout << "close vertically" << endl;
39
}
40
};
41
42
class IAlarm {
43
public:
44
virtual void alert() const = 0;
45
};
46
47
class Alarm : public IAlarm {
48
public:
49
void alert() const {
50
cout << "ring,ring,ring" << endl;
51
}
52
};
53
54
class AlarmDoor : public Door {
55
protected:
56
IAlarm* _alarm;
57
58
public:
59
AlarmDoor() {
60
_alarm = new Alarm;
61
}
62
63
~AlarmDoor() {
64
delete _alarm;
65
}
66
67
public:
68
void alert() {
69
_alarm->alert();
70
}
71
};
72
73
class DoorController {
74
protected:
75
vector<Door*> _doorVec;
76
77
public:
78
void addDoor(Door& aDoor) {
79
_doorVec.push_back(&aDoor);
80
}
81
82
void openDoor() {
83
for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun(&Door::open));
84
}
85
};
86
87
int main() {
88
DoorController dc;
89
dc.addDoor(HorizontalDoor());
90
dc.addDoor(VerticalDoor());
91
dc.addDoor(AlarmDoor());
92
dc.openDoor();
93
94
Door& door = AlarmDoor();
95
dynamic_cast<AlarmDoor&>(door).alert();
96
}
C#
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cs
5
Compiler : Visual Studio 2005 / C# 2.0
6
Description : Demo how to use interface
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
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10
using System;
11
using System.Collections.Generic;
12
13
abstract class Door {
14
public virtual void open() {
15
Console.WriteLine("open horizontally");
16
}
17
18
public virtual void close() {
19
Console.WriteLine("close horizontally");
20
}
21
}
22
23
class HorizontalDoor : Door {
24
}
25
26
class VerticalDoor : Door {
27
override public void open() {
28
Console.WriteLine("open vertically");
29
}
30
31
override public void close() {
32
Console.WriteLine("close vertically");
33
}
34
}
35
36
interface IAlarm {
37
void alert();
38
}
39
40
class Alarm : IAlarm {
41
public void alert() {
42
Console.WriteLine("ring,ring,ring");
43
}
44
}
45
46
class AlarmDoor : Door {
47
private IAlarm _alarm;
48
49
public AlarmDoor() {
50
_alarm = new Alarm();
51
}
52
53
public void alert() {
54
_alarm.alert();
55
}
56
}
57
58
class DoorController {
59
protected List<Door> _doorList = new List<Door>();
60
61
public void addDoor(Door aDoor) {
62
_doorList.Add(aDoor);
63
}
64
65
public void openDoor() {
66
foreach (Door iter in _doorList) {
67
iter.open();
68
}
69
}
70
}
71
72
class main {
73
public static void Main() {
74
DoorController dc = new DoorController();
75
dc.addDoor(new HorizontalDoor());
76
dc.addDoor(new VerticalDoor());
77
dc.addDoor(new AlarmDoor());
78
dc.openDoor();
79
80
Door door = new AlarmDoor();
81
((AlarmDoor)(door)).alert();
82
}
83
}
執行結果
open horizontally
open vertically
open horizontally
ring,ring,ring
值得注意的是，我並沒有將Door()這個abstract class加上alert()，因為alert()並非所有門都有，所以不應該放在abstract class，另外abstract class也不該隨意更改，所以才會說，abstract class和interface在設計時非常重要，整個多型的技術都是靠interface和abstract class支撐，只要interface或abstract class一變，整個多型機制就瓦解了。
Conclusion
interface和abstract class的差異，重點是在用的地方完全不同，而非僅是語法上的小差異，若從語言差異的角度去看interface和abstract class，當然會搞的一頭霧水，若從OO和Design Pattern的角度去看，才能較容易分辨interface和abstract的異同。
這兩個的確非常的像，主要都是為了實踐『多型』，但實際的用途並不一樣。
Introduction
interface和abstract class在語言層次的差異，我就不再贅述，本文主要是放在何時該使用interface?何時該使用abstract class?
interface用在當一個物件須和其他物件共同合作時，為了確保其他物件有我想要的method，所以定下interface要該物件遵守，在Design Pattern到處可以看到這種應用，如strategy，bridge，prototype...。
而abstract class是用在整個繼承體系的最上層，用來定義出整個繼承體系該有哪些method，子類別可以對這些method加以override，或維持和abstract class相同的功能。Design Pattern中的template method，factory method...等就是用這種手法。
或者更明白的說，我們知道在OO主要有兩種技術：繼承(Inheritance)和組合(Composition)，而abstract class就是用在使用繼承技術時，而interface則是用在使用組合技術時。
使用繼承技術時，我們會將所有method由abstract class去宣告，然後由各子類別去override，若不得已某些class有自己的特殊method，則由該class自行宣告。
一旦使用組合時時，就牽涉到一個問題，你如何確保被你組合的物件有某個method呢?當你使用繼承時，因為所有的method都會被繼承，這不是問題，但組合就不一樣了，所以你必須建立一個interface，強迫要被你組合的物件，需實做這個interface，這樣當你要使用該物件時，才能確保有某個method可以呼叫。
Sample Code
以Door為例，Door是一個泛稱，適合當abstract class，定義出open()和close()，由於一般們都是水平左右開，所以可以將左右開的功能放在abstract class，今天有一個垂直上下開的門VerticalDoor，門是水平開的，明顯和abstract class不一樣，所以使用了override的方式去改寫，在此範例我們使用了『繼承』的技術。
UML
C++
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cpp
5
Compiler : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
6
Description : Demo how to use abstract class
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
10
#include <iostream>
11
#include <vector>
12
#include <algorithm>
13
#include <functional>
14
15
using namespace std;
16
17
class Door {
18
public:
19
virtual void open() const {
20
cout << "open horizontally" << endl;
21
}
22
23
virtual void close() const {
24
cout << "close horizontally" << endl;
25
}
26
};
27
28
class HorizontalDoor : public Door {
29
};
30
31
class VerticalDoor : public Door {
32
public:
33
void open() const {
34
cout << "open vertically" << endl;
35
}
36
37
void close() const {
38
cout << "close vertically" << endl;
39
}
40
};
41
42
class DoorController {
43
protected:
44
vector<Door*> _doorVec;
45
46
public:
47
void addDoor(Door& aDoor) {
48
_doorVec.push_back(&aDoor);
49
}
50
51
void openDoor() const {
52
for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun(&Door::open));
53
}
54
};
55
56
57
int main() {
58
DoorController dc;
59
dc.addDoor(HorizontalDoor());
60
dc.addDoor(VerticalDoor());
61
dc.openDoor();
62
}
C#
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cs
5
Compiler : Visual Studio 2005 / C# 2.0
6
Description : Demo how to use abstract class
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
using System;
10
using System.Collections.Generic;
11
12
class Door {
13
public virtual void open() {
14
Console.WriteLine("open horizontally");
15
}
16
17
public virtual void close() {
18
Console.WriteLine("close horizontally");
19
}
20
}
21
22
class HorizontalDoor : Door {
23
}
24
25
class VerticalDoor : Door {
26
public override void open() {
27
Console.WriteLine("open vertically");
28
}
29
30
public override void close() {
31
Console.WriteLine("close vertically");
32
}
33
}
34
35
class DoorController {
36
protected List<Door> _doorList = new List<Door>();
37
38
public void addDoor(Door aDoor) {
39
_doorList.Add(aDoor);
40
}
41
42
public void openDoor() {
43
foreach(Door iter in _doorList) {
44
iter.open();
45
}
46
}
47
}
48
49
class main {
50
public static void Main() {
51
DoorController dc = new DoorController();
52
dc.addDoor(new HorizontalDoor());
53
dc.addDoor(new VerticalDoor());
54
dc.openDoor();
55
}
56
}
執行結果
open horizontally
open vertically
假如日後需求改變，需要一個會警報的門AlarmDoor，由於廠商本身沒有生產警報器，所以勢必外包，這時他將規格定義成IAlarm interface，只要能生產出這個規格的Alarm，就可以透過『組合』的方式產生出會警報的門，在此範例我們使用『組合』技術。
UML(以下這個圖我畫錯了，_alarm應該在AlarmDoor內，感謝frank28_nfls的指正，C++與C#的code是對的)
C++
1
/*
2
(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
3
4
Filename : DoorInheritance.cpp
5
Compiler : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
6
Description : Demo how to use interface
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
10
#include <iostream>
11
#include <vector>
12
#include <algorithm>
13
#include <functional>
14
15
using namespace std;
16
17
class Door {
18
public:
19
virtual void open() const {
20
cout << "open horizontally" << endl;
21
}
22
23
virtual void close() const {
24
cout << "close horizontally" << endl;
25
}
26
};
27
28
class HorizontalDoor : public Door {
29
};
30
31
class VerticalDoor : public Door {
32
public:
33
void open() const {
34
cout << "open vertically" << endl;
35
}
36
37
void close() const {
38
cout << "close vertically" << endl;
39
}
40
};
41
42
class IAlarm {
43
public:
44
virtual void alert() const = 0;
45
};
46
47
class Alarm : public IAlarm {
48
public:
49
void alert() const {
50
cout << "ring,ring,ring" << endl;
51
}
52
};
53
54
class AlarmDoor : public Door {
55
protected:
56
IAlarm* _alarm;
57
58
public:
59
AlarmDoor() {
60
_alarm = new Alarm;
61
}
62
63
~AlarmDoor() {
64
delete _alarm;
65
}
66
67
public:
68
void alert() {
69
_alarm->alert();
70
}
71
};
72
73
class DoorController {
74
protected:
75
vector<Door*> _doorVec;
76
77
public:
78
void addDoor(Door& aDoor) {
79
_doorVec.push_back(&aDoor);
80
}
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82
void openDoor() {
83
for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun(&Door::open));
84
}
85
};
86
87
int main() {
88
DoorController dc;
89
dc.addDoor(HorizontalDoor());
90
dc.addDoor(VerticalDoor());
91
dc.addDoor(AlarmDoor());
92
dc.openDoor();
93
94
Door& door = AlarmDoor();
95
dynamic_cast<AlarmDoor&>(door).alert();
96
}
C#
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/*
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(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
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4
Filename : DoorInheritance.cs
5
Compiler : Visual Studio 2005 / C# 2.0
6
Description : Demo how to use interface
7
Release : 05/07/2007 1.0
8
*/
9
10
using System;
11
using System.Collections.Generic;
12
13
abstract class Door {
14
public virtual void open() {
15
Console.WriteLine("open horizontally");
16
}
17
18
public virtual void close() {
19
Console.WriteLine("close horizontally");
20
}
21
}
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23
class HorizontalDoor : Door {
24
}
25
26
class VerticalDoor : Door {
27
override public void open() {
28
Console.WriteLine("open vertically");
29
}
30
31
override public void close() {
32
Console.WriteLine("close vertically");
33
}
34
}
35
36
interface IAlarm {
37
void alert();
38
}
39
40
class Alarm : IAlarm {
41
public void alert() {
42
Console.WriteLine("ring,ring,ring");
43
}
44
}
45
46
class AlarmDoor : Door {
47
private IAlarm _alarm;
48
49
public AlarmDoor() {
50
_alarm = new Alarm();
51
}
52
53
public void alert() {
54
_alarm.alert();
55
}
56
}
57
58
class DoorController {
59
protected List<Door> _doorList = new List<Door>();
60
61
public void addDoor(Door aDoor) {
62
_doorList.Add(aDoor);
63
}
64
65
public void openDoor() {
66
foreach (Door iter in _doorList) {
67
iter.open();
68
}
69
}
70
}
71
72
class main {
73
public static void Main() {
74
DoorController dc = new DoorController();
75
dc.addDoor(new HorizontalDoor());
76
dc.addDoor(new VerticalDoor());
77
dc.addDoor(new AlarmDoor());
78
dc.openDoor();
79
80
Door door = new AlarmDoor();
81
((AlarmDoor)(door)).alert();
82
}
83
}
執行結果
open horizontally
open vertically
open horizontally
ring,ring,ring
值得注意的是，我並沒有將Door()這個abstract class加上alert()，因為alert()並非所有門都有，所以不應該放在abstract class，另外abstract class也不該隨意更改，所以才會說，abstract class和interface在設計時非常重要，整個多型的技術都是靠interface和abstract class支撐，只要interface或abstract class一變，整個多型機制就瓦解了。
Conclusion
interface和abstract class的差異，重點是在用的地方完全不同，而非僅是語法上的小差異，若從語言差異的角度去看interface和abstract class，當然會搞的一頭霧水，若從OO和Design Pattern的角度去看，才能較容易分辨interface和abstract的異同。
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