Java インターフェースと抽象クラス、および 2 つの違い

オブジェクト指向プログラミングの場合、抽象化はその主要な機能の 1 つです。 Java では、OOP 抽象化は、インターフェイスと抽象クラスの 2 つの形式で具体化できます。この 2 つは類似点が多すぎますが、相違点も多すぎます。多くの人は、最初に学習したときに同じ意味で使用できると考えていますが、実際はそうではありません。今日は Java のインターフェースと抽象クラスについて学びます。この記事の目次は次のとおりです:

1. 抽象クラス

2. インターフェイス

3. 抽象クラスとインターフェイスの違い

何か間違っている点がありましたら、ご容赦ください。批判や批判を歓迎します。訂正していただき大変感謝しております。

1. 抽象クラス

抽象クラスを理解する前に、まず抽象メソッドを理解しましょう。抽象メソッドは特別な種類のメソッドです。宣言のみがあり、具体的な実装はありません。抽象メソッドの宣言形式は次のとおりです。

<code class="language-java hljs"><span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">fun</span><span class="hljs-params">()</span></span>;</code>

抽象メソッドは、abstract キーワードを使用して変更する必要があります。クラスに抽象メソッドが含まれる場合、そのクラスは抽象クラスと呼ばれます。抽象クラスは、クラスの前に abstract キーワードを使用して変更する必要があります。抽象クラスには具体的な実装を持たないメソッドが含まれるため、抽象クラスを使用してオブジェクトを作成することはできません。

以下に注意すべき問題があります。書籍「Java Programming Thoughts」では、抽象クラスは「抽象メソッドを含むクラス」として定義されていますが、後に、クラスに抽象メソッドが含まれていない場合は、これも抽象クラスです。言い換えれば、抽象クラスには必ずしも抽象メソッドが含まれている必要はありません。個人的には、これは難しい質問だと思います。なぜなら、抽象クラスに抽象メソッドが含まれていない場合、なぜそれを抽象クラスとして設計する必要があるのでしょうか。したがって、理由については説明せずに、この概念を今は覚えておきましょう。

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-line">[<span class="hljs-keyword">public</span>] <span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">ClassName</span> </span>{</p></li><li><p class="hljs-ln-line"><span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">fun</span><span class="hljs-params">()</span></span>;</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

ここから、抽象クラスは継承のために存在することがわかります。抽象クラスを定義しても継承しない場合、この抽象クラスを使用して何もできないことになります。親クラスの場合、そのメソッドの 1 つが親クラスで実装されたときに意味がなく、サブクラスの実際のニーズに応じて別の方法で実装する必要がある場合、この時点でこのメソッドを抽象メソッドとして宣言できます。クラスも抽象クラスになります。

抽象メソッドを含むクラスは抽象クラスと呼ばれますが、抽象クラスが通常のクラスと同様に、メンバ変数や通常のメンバ メソッドを持つことができるという意味ではありません。抽象クラスと通常のクラスの間には 3 つの主な違いがあることに注意してください:

1) 抽象メソッドはパブリックまたは保護されている必要があります (プライベートの場合、サブクラスは継承できず、サブクラスはこのメソッドを実装できないためです)。このメソッドはパブリック向けです。

2) 抽象クラスはオブジェクトの作成に使用できません。

3) クラスが抽象クラスを継承する場合、サブクラスは親クラスの抽象メソッドを実装する必要があります。サブクラスが親クラスの抽象メソッドを実装していない場合は、サブクラスも抽象クラスとして定義する必要があります。

他の側面では、抽象クラスと通常のクラスに違いはありません。

2. インターフェース

インターフェースとは、ソフトウェア工学において、英語ではインターフェースと呼ばれ、一般に他者から呼び出されるメソッドや関数を指します。ここから、Java 言語設計者の本来の意図、つまり動作の抽象化を実現できます。 Java では、インターフェイスを定義する形式は次のとおりです:

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">[public] interface InterfaceName {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

インターフェイスには変数とメソッドを含めることができます。ただし、インターフェイス内の変数は暗黙的に public static Final 変数として指定されることに注意してください (パブリック static Final 変数のみにすることができます。private で変更するとコンパイル エラーが報告されます)。一方、メソッドは暗黙的に public abstract として指定されます。また、それはパブリック抽象メソッドのみにすることができ (private、protected、static、final などの他のキーワードを使用して変更するとコンパイル エラーが報告されます)、インターフェイス内のすべてのメソッドが特定の実装を持つことはできません。たとえば、インターフェイス内のメソッドはすべて抽象メソッドでなければなりません。ここから、インターフェイスと抽象クラスの違いがなんとなくわかります。インターフェイスは、抽象クラスよりも「抽象的」であり、通常、インターフェイスでは変数が定義されません。

クラスを特定のインターフェイスのセットに従わせるには、implements キーワードを使用する必要があります。その特定の形式は次のとおりです:

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{</p></li><li><p class="hljs-ln-line">}</p></li></ol>

クラスが複数の特定のインターフェイスに従うことが許可されていることがわかります。非抽象クラスがインターフェイスに準拠する場合、そのインターフェイス内のすべてのメソッドを実装する必要があります。インターフェイスに続く抽象クラスの場合、インターフェイスに抽象メソッドを実装する必要はありません。

3. 抽象クラスとインターフェイスの違い

1. 構文レベルでの違い

1) 抽象クラスはメンバー メソッドの実装の詳細を提供できますが、インターフェイスにはパブリック抽象メソッドのみが存在します。クラス インターフェイスのメンバー変数はさまざまな型にすることができますが、インターフェイス内のメンバー変数は public static Final 型のみにすることができます

3) インターフェイスには静的コード ブロックと静的メソッドを含めることはできませんが、抽象クラスには次のものを含めることができます。静的コード ブロックと静的メソッド。

4) クラスは 1 つの抽象クラスのみを継承できますが、クラスは複数のインターフェイスを実装できます。

2. デザインレベルの違い

1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类Airplane，将鸟设计为一个类Bird，但是不能将 飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly，包含方法fly( )，然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出，继承是一个 “是不是”的关系，而 接口 实现则是 “有没有”的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。

2）设计层面不同，抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计。什么是模板式设计？最简单例子，大家都用过ppt里面的模板，如果用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板A就可以了，不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

下面看一个网上流传最广泛的例子：门和警报的例子：门都有open( )和close( )两个动作，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">abstract class Door {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers">public abstract void open();<br/></p><p class="hljs-ln-line hljs-ln-n"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">close</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

或者：

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">interface Door {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers">public abstract void open();</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers">public abstract void close();<br/></p><p class="hljs-ln-line hljs-ln-n"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：

1）将这三个功能都放在抽象类里面，但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能，但是有的门并不一定具备报警功能；

2）将这三个功能都放在接口里面，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open( )和close( )，也许这个类根本就不具备open( )和close( )这两个功能，比如火灾报警器。

从这里可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为，open()和close()属于门本身固有的行为特性，而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类，包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。

<code class="language-java hljs"></code><ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">interface Alram {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">alarm</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}<br/></span></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><br/></span><span class="hljs-keyword" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">abstract</span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"> </span><span class="hljs-class" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Door</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">open</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">close</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-class" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">AlarmDoor</span> <span class="hljs-keyword">extends</span> <span class="hljs-title">Door</span> <span class="hljs-keyword">implements</span> <span class="hljs-title">Alarm</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><br/></p><p class="hljs-ln-line hljs-ln-n"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">oepn</span><span class="hljs-params">()</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">//....</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">close</span><span class="hljs-params">()</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">//....</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">alarm</span><span class="hljs-params">()</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">//....</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

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