以下內(nèi)容來自《Java 2實(shí)用教程》，主編：耿祥義、張躍平

鑒于面向抽象編程和面向接口編程思維培養(yǎng)的重要性，寫此博客鞏固。

面向抽象編程：

　　在設(shè)計(jì)程序時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用到abstract類，其原因是，abstract類只關(guān)心操作，而不關(guān)心這些操作具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，

可以使程序的設(shè)計(jì)者把主要精力放在程序的設(shè)計(jì)上，而不必拘泥于細(xì)節(jié)的實(shí)現(xiàn)（將這些細(xì)節(jié)留給子類的設(shè)計(jì)者），即避免

設(shè)計(jì)者把大量的時(shí)間和精力花費(fèi)在具體的算法上。例如，在設(shè)計(jì)地圖時(shí)，首先考慮地圖最重要的輪廓，不必去考慮諸如城

市中的街道牌號(hào)等細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)由抽象類的非抽象子類去實(shí)現(xiàn)，這些子類可以給出具體的實(shí)例，來完成程序功能的具體

實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)一個(gè)程序時(shí)，可以通過在abstract類中聲明若干個(gè)abstract方法，表明這些方法在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要性，

方法體的內(nèi)容細(xì)節(jié)由它的非abstract子類去完成。

　　使用多態(tài)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的核心技術(shù)之一是使用上轉(zhuǎn)型對(duì)象，即將abstract類聲明的對(duì)象作為其子類對(duì)象的上轉(zhuǎn)型對(duì)象，

那么這個(gè)上轉(zhuǎn)型對(duì)象就可以調(diào)用子類重寫的方法。

　　所謂面向抽象編程，是指當(dāng)設(shè)計(jì)某種重要的類時(shí)，不讓該類面向具體的類，而是面向抽象類，即所設(shè)計(jì)類中的重要數(shù)據(jù)

是抽象類聲明的對(duì)象，而不是具體類的聲明的對(duì)象。

　　以下通過一個(gè)簡單的問題來說明面向抽象編程的思想。

　　例如，我們已經(jīng)有了一個(gè)Circle類（圓類），該類創(chuàng)建的對(duì)象Circle調(diào)用getArea（）方法可以計(jì)算圓的面積。Circle類

的代碼如下：

Circle.java

1 public class Circle { 2 double r; 3 Circle(double r){ 4 this.r=r; 5 } 6 public double getArea() { 7 return(3.14*r*r); 8 } 9 }

?　　現(xiàn)在要設(shè)計(jì)一個(gè)Pillar類（柱類），該類的對(duì)象調(diào)用getVolume（）方法可以計(jì)算柱體的體積。Pillar類的代碼如下：

Pillar.java

1 public class Pillar {2 Circle bottom; //bottom是用具體類Circle聲明的對(duì)象3 double height;4 Pillar (Circle bottom,double height){5 this.bottom=bottom;6 this.height=height;7 }8 public double getVolume() {9 return bottom.getArea()*height; 10 } 11 }

　　上述Pillar類中，bottom是用具體類Circle聲明的對(duì)象，如果不涉及用戶需求的變化，上面Pillar類的設(shè)計(jì)沒有什么不妥，

但是在某個(gè)時(shí)候，用戶希望Pillar類能創(chuàng)建出底是三角形的柱體。顯然上述Pillar類無法創(chuàng)建出這樣的柱體，即上述設(shè)計(jì)的Pillar

類不能應(yīng)對(duì)用戶的這種需求（軟件設(shè)計(jì)面臨的最大問題是用戶需求的變化）。我們發(fā)現(xiàn)，用戶需求的柱體的底無論是何種圖形，但

有一點(diǎn)是相同的，即要求該圖形必須有計(jì)算面積的行為，因此可以用一個(gè)抽象類封裝這個(gè)行為標(biāo)準(zhǔn)：在抽象類里定義一個(gè)抽象方法

abstract double getArea()，即用抽象類封裝許多子類都必有的行為。

　　現(xiàn)在我們來重新設(shè)計(jì)Pillar類。首先，我們注意到柱體計(jì)算體積的關(guān)鍵在計(jì)算出底面積，一個(gè)柱體在計(jì)算底面積時(shí)不應(yīng)該關(guān)心

它的底是什么形狀的具體圖形，只應(yīng)該關(guān)心這種圖形是否具有計(jì)算面積的方法。因此，在設(shè)計(jì)Pillar類時(shí)不應(yīng)該讓它的底是某個(gè)具體

類聲明的對(duì)象，一旦這樣做，Pillar類就依賴該具體類，缺乏彈性，難以應(yīng)對(duì)需求的變化。

　　下面我們將面對(duì)抽象重新設(shè)計(jì)Pillar類。首先編寫一個(gè)抽象類Geometry，該抽象類中定義了一個(gè)抽象的getArea（）方法。

Geometry類如下：

Geometry.java

1 public abstract class Geometry { 2 public abstract double getArea(); 3 }

　　上述抽象類將所有計(jì)算面積的算法抽象為一個(gè)標(biāo)識(shí)：getArea（），即抽象方法，不用考慮算法的細(xì)節(jié)。

　　現(xiàn)在Pillar類的設(shè)計(jì)者可以面向Geometry類編寫代碼，即Pillar類應(yīng)該把Geometry對(duì)象作為自己的成員，該成員可以調(diào)用Geometry

的子類重寫的getArea（）方法。這樣一來，Pillar類就可以將計(jì)算底面積的任務(wù)指派給Geometry類的子類的實(shí)例（用戶的各種需求將由

不同的子類去負(fù)責(zé)）。

　　以下Pillar類的設(shè)計(jì)不再依賴具體類，而是面向Geometry類，即Pillar類中的bottom是用抽象類Geometry聲明的對(duì)象，而不是具體類

聲明的對(duì)象。重新設(shè)計(jì)的Pillar類的代碼如下：

Pillar.java

1 public class Pillar {2 Geometry bottom; //bottom是抽象類Geometry聲明的變量3 double height;4 Pillar (Geometry bottom,double height){5 this.bottom=bottom;6 this.height=height;7 }8 public double getVolume() {9 if(bottom==null) { 10 System.out.println("沒有底，無法計(jì)算體積"); 11 return -1; 12 } 13 return bottom.getArea()*height; //bottom可以調(diào)用子類重寫的getArea方法 14 } 15 }

　　下列Circle和Rectangle類都是Geometry的子類，二者都必須重寫Geometry類和getArea（）方法來計(jì)算各自的面積。

Circle.java

1 public class Circle extends Geometry{ 2 double r; 3 Circle(double r){ 4 this.r=r; 5 } 6 public double getArea() { 7 return(3.14*r*r); 8 } 9 }

Rectangle.java

1 public class Rectangle {2 double a,b;3 Rectangle(double a,double b){4 this.a=a;5 this.b=b;6 }7 public double getArea() {8 return a*b;9 } 10 }

　　注意到，當(dāng)增加了Circle和Recangle類后，我們不必修改Pillar類的代碼。現(xiàn)在，我們就可以用Pillar類創(chuàng)建

出具有矩形底或圓形底的柱體了，如下列Application.java所示，程序運(yùn)行效果如圖5.13所示。

Application.java

1 public class Application {2 public static void main(String args[]) {3 Pillar pillar;4 Geometry bottom=null;5 pillar = new Pillar(bottom,100); //null底的柱體6 System.out.println("體積"+pillar.getVolume());7 bottom=new Rectangle(12,22);8 pillar=new Pillar(bottom,58); //pillar是具有矩形底的柱體9 System.out.println("體積"+pillar.getVolume()); 10 bottom=new Circle(10); 11 pillar =new Pillar (bottom,58); //pillar是具有圓形底的柱體 12 System.out.println("體積"+pillar.getVolume()); 13 } 14 }

　　通過面向抽象類設(shè)計(jì)Pillar類，使得該P(yáng)illar類不再依賴具體類，因此每當(dāng)系統(tǒng)增加新的Geometry的子類時(shí)，

例如增加一個(gè)Triangele子類，那么我們不需要修改Pillar類的任何代碼，就可以使用Pillar創(chuàng)建出具有三角形底

的柱體。

　　通過前面的討論我們可以做出如下總結(jié)：

　　面向抽象編程的目的是為了應(yīng)對(duì)用戶需求的變化，將某個(gè)類中經(jīng)常因需求變化而需要改變的代碼從該類中分離

出去。面向抽象編程的核心是讓類中每種可能的變化對(duì)應(yīng)地交給抽象類的一個(gè)子類去負(fù)責(zé)，從而讓該類的設(shè)計(jì)者不

去關(guān)心具體實(shí)現(xiàn)，避免所設(shè)計(jì)的類依賴于具體的實(shí)現(xiàn)。面向抽象編程使設(shè)計(jì)的類容易應(yīng)對(duì)用戶需求的變化。

面向接口編程：

　　抽象類最本質(zhì)的特性是可以包含抽象方法，這一點(diǎn)和接口類似，只不過接口中只有抽象方法而已。抽象類將其抽象方法

的實(shí)現(xiàn)交給其子類，而接口將其抽象方法的實(shí)現(xiàn)交給實(shí)現(xiàn)該接口的類。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，學(xué)習(xí)怎樣面向接口去設(shè)計(jì)程序。接口

只關(guān)心操作，但不關(guān)心這些操作的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，可以使我們把主要精力放在程序的設(shè)計(jì)上，而不必拘泥于細(xì)節(jié)的實(shí)現(xiàn)。也

就是說，可以通過在接口中聲明若干個(gè)abstract方法，表明這些方法的重要性，方法體的內(nèi)容細(xì)節(jié)由實(shí)現(xiàn)接口的類去完成。

使用接口進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的核心思想是使用接口回調(diào)，即接口變量存放實(shí)現(xiàn)該接口的類的對(duì)象的引用，從而接口變量就可以回

調(diào)類實(shí)現(xiàn)的接口方法。利用接口也可以體現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的“開-閉原則”，即對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。例如，程序的主要設(shè)計(jì)

者可以設(shè)計(jì)出如下圖所示的一種結(jié)構(gòu)關(guān)系。

　　從下圖可以看出，當(dāng)程序再增加實(shí)現(xiàn)接口的類（由其他設(shè)計(jì)者去實(shí)現(xiàn)），接口變量variable所在的類不需要做任何修改，

就可以回調(diào)類重寫的接口方法。

　　

　　當(dāng)然，在程序設(shè)計(jì)好后，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)接口的修改“關(guān)閉”，否則，一旦修改接口，例如，為它增加一個(gè)abstract方法，

那么實(shí)現(xiàn)該接口的類都需要作出修改。但是，程序設(shè)計(jì)好后，應(yīng)當(dāng)對(duì)增加實(shí)現(xiàn)接口的類“開放”，即在程序中再增加實(shí)現(xiàn)

接口的類時(shí)，不需要修改其他重要的類。

　　個(gè)人的一點(diǎn)小薄見：

　　面向抽象編程和面向接口編程的思路都是一樣的，面向抽象編程依靠上轉(zhuǎn)型對(duì)象來實(shí)現(xiàn)；面向接口編程依靠接口回調(diào)

來實(shí)現(xiàn)；這種思想對(duì)于軟件設(shè)計(jì)十分重要。Java中的一大法寶是多態(tài)，多態(tài)分兩種，其中一種就是通過繼承來實(shí)現(xiàn)的，子

類通過定義自己的行為來“展示自己”，每個(gè)子類都有不同的行為，所以展現(xiàn)出多態(tài)性。而我們可以建立一個(gè)類，這個(gè)類

可以幫助“每一個(gè)子類”來展現(xiàn)他們自己，而不用他們自己親自動(dòng)手，這會(huì)大大縮減程序的代碼長度，假如有100個(gè)子類，

如果要求每一個(gè)子類都親自展現(xiàn)自己，必須定義100段不同的代碼；而通過一個(gè)類輪流為它們服務(wù)，這會(huì)顯得更方便，這

楊的一個(gè)幫助子類展現(xiàn)自己的類被稱為面向抽象的類（接口也一樣），面向抽象的類為子類實(shí)例的上轉(zhuǎn)型對(duì)象，通過調(diào)用

子類重寫的方法來實(shí)現(xiàn)多態(tài)。

19:17:05

2018-07-07

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 面向抽象编程和面向接口编程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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