Effective Java 第三版—— 20. 接口优于抽象类

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《Effective Java, Third Edition》一书英文版已经出版,这本书的第二版想必很多人都读过,号称Java四大名著之一,不过第二版2009年出版,到现在已经将近8年的时间,但随着Java 6,7,8,甚至9的发布,Java语言发生了深刻的变化。
在这里第一时间翻译成中文版。供大家学习分享之用。

Effective Java, Third Edition

20. 接口优于抽象类

Java有两种机制来定义允许多个实现的类型:接口和抽象类。 由于在Java 8 [JLS 9.4.3]中引入了接口的默认方法(default methods ),因此这两种机制都允许为某些实例方法提供实现。 一个主要的区别是要实现由抽象类定义的类型,类必须是抽象类的子类。 因为Java只允许单一继承,所以对抽象类的这种限制严格限制了它们作为类型定义的使用。 任何定义所有必需方法并服从通用约定的类都可以实现一个接口,而不管类在类层次结构中的位置。

现有的类可以很容易地进行改进来实现一个新的接口。 你只需添加所需的方法(如果尚不存在的话),并向类声明中添加一个implements子句。 例如,当Comparable, Iterable, 和Autocloseable接口添加到Java平台时,很多现有类需要实现它们来加以改进。 一般来说,现有的类不能改进以继承一个新的抽象类。 如果你想让两个类继承相同的抽象类,你必须把它放在类型层级结构中的上面位置,它是两个类的祖先。 不幸的是,这会对类型层级结构造成很大的附带损害,迫使新的抽象类的所有后代对它进行子类化,无论这些后代类是否合适。

接口是定义混合类型(mixin)的理想选择。 一般来说,mixin是一个类,除了它的“主类型”之外,还可以声明它提供了一些可选的行为。 例如,Comparable是一个类型接口,它允许一个类声明它的实例相对于其他可相互比较的对象是有序的。 这样的接口被称为类型,因为它允许可选功能被“混合”到类型的主要功能。 抽象类不能用于定义混合类,这是因为它们不能被加载到现有的类中:一个类不能有多个父类,并且在类层次结构中没有合理的位置来插入一个类型。

接口允许构建非层级类型的框架。 类型层级对于组织某些事物来说是很好的,但是其他的事物并不是整齐地落入严格的层级结构中。 例如,假设我们有一个代表歌手的接口,另一个代表作曲家的接口:

public interface Singer {     AudioClip sing(Song s); } public interface Songwriter {     Song compose(int chartPosition); }

在现实生活中,一些歌手也是作曲家。 因为我们使用接口而不是抽象类来定义这些类型,所以单个类实现歌手和作曲家两个接口是完全允许的。 事实上,我们可以定义一个继承歌手和作曲家的第三个接口,并添加适合于这个组合的新方法:

public interface SingerSongwriter extends Singer, Songwriter {     AudioClip strum();     void actSensitive(); }

你并不总是需要这种灵活性,但是当你这样做的时候,接口是一个救星。 另一种方法是对于每个受支持的属性组合,包含一个单独的类的臃肿类层级结构。 如果类型系统中有n个属性,则可能需要支持2n种可能的组合。 这就是所谓的组合爆炸(combinatorial explosion)。 臃肿的类层级结构可能会导致具有许多方法的臃肿类,这些方法仅在参数类型上有所不同,因为类层级结构中没有类型来捕获通用行为。

接口通过包装类模式确保安全的,强大的功能增强成为可能(条目 18)。 如果使用抽象类来定义类型,那么就让程序员想要添加功能,只能继承。 生成的类比包装类更弱,更脆弱。

当其他接口方法有明显的接口方法实现时,可以考虑向程序员提供默认形式的方法实现帮助。 有关此技术的示例,请参阅第104页的removeIf方法。如果提供默认方法,请确保使用@implSpec Javadoc标记(条目19)将它们文档说明为继承。

使用默认方法可以提供实现帮助多多少少是有些限制的。 尽管许多接口指定了Object类中方法(如equals和hashCode)的行为,但不允许为它们提供默认方法。 此外,接口不允许包含实例属性或非公共静态成员(私有静态方法除外)。 最后,不能将默认方法添加到不受控制的接口中。

但是,你可以通过提供一个抽象的骨架实现类(abstract skeletal implementation class)来与接口一起使用,将接口和抽象类的优点结合起来。 接口定义了类型,可能提供了一些默认的方法,而骨架实现类在原始接口方法的顶层实现了剩余的非原始接口方法。 继承骨架实现需要大部分的工作来实现一个接口。 这就是模板方法设计模式[Gamma95]。

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