面向?qū)ο髮W(xué)習(xí)之三：接口

面向?qū)ο髮W(xué)習(xí)之三：接口

一、定義接口：

接口定義與類(lèi)的聲明十分相似，只是將關(guān)鍵字class替換為interface，而且方法沒(méi)有方法體。接口名字以字母I開(kāi)頭。接口聲明一般聲明為public。

接口聲明可以聲明0到多個(gè)方法，屬性，事件，和索引器。所有這些都是隱式public，并且不能是靜態(tài)的。接口可以繼承一個(gè)或多個(gè)其他接口，語(yǔ)法與繼承是相同的。也是“is—a”的關(guān)系，但是接口繼承僅僅是聲明一個(gè)一般化卻不去繼承實(shí)現(xiàn)。下面的例子說(shuō)明了接口中聲明哪些東西：

public delegate void DBEvent ( IMyDatabase sender );
public interface IMyDatabase : ISerializable, IDisposable
{
void Insert ( object elemant );       //聲明方法
int Count {get;}              //聲明屬性
object this [ int index ]{get;set;}   //聲明索引器
event DBEvent Changed;        //聲明事件
}

二、接口繼承和成員隱藏：

看看下面的例子：

namespace 接口繼承和成員隱藏
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        new void Paint();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
                                                                  
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        public void Paint()
        {
            Console.WriteLine("ComboBox.IEditBox.Paint()");
         }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ComboBox cb = new ComboBox();
            cb.Paint();
            ((IEditBox)cb).Paint();
            ((IDropList)cb).Paint();
            ((IUIControl)cb).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

分析：

IEditBox需要聲明一個(gè)和IUIControl中的方法具有相同簽名的Paint方法，必須使用關(guān)鍵字new。

在Main方法中所有對(duì)Paint方法的調(diào)用，總是會(huì)歸結(jié)為對(duì)ComboBox.Paint()的調(diào)用。這是因?yàn)镃omboBox必須實(shí)現(xiàn)的所有方法都合并到一個(gè)集合中。來(lái)自IEditBox中的和IUIControl中的兩個(gè)Paint方法的簽名，都合并到需求列表中的一個(gè)位置。最后，它們都映射到ComboBox.Paint()。其實(shí)可以通過(guò)使用顯示接口實(shí)現(xiàn)來(lái)改變這個(gè)行為（接下來(lái)回討論），ComboBox可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同版本的Paint方法，一個(gè)為了IEditBox，另一個(gè)為了IUIControl。

當(dāng)IEditBox接口使用new關(guān)鍵字聲明Paint方法時(shí)，意思是隱藏IUIControl中聲明的Paint方法。當(dāng)調(diào)用ComboBox.Paint()時(shí)，它會(huì)調(diào)用IEditBox.Paint方法。

三、實(shí)現(xiàn)接口：

當(dāng)在C#中實(shí)現(xiàn)接口時(shí)，可以從兩種方法之中選擇一種。在默認(rèn)情況下，接口實(shí)現(xiàn)稱(chēng)作為隱式實(shí)現(xiàn)。方法的實(shí)現(xiàn)是類(lèi)的公共契約的一部分，同時(shí)隱式地實(shí)現(xiàn)了接口。或者，可以選擇顯示地實(shí)現(xiàn)接口，這樣方法實(shí)現(xiàn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)類(lèi)是私有的，并且不能成為類(lèi)的公共接口的一部分。顯示實(shí)現(xiàn)方法提供一些靈活性，特別是在實(shí)現(xiàn)兩個(gè)包含同名方法的接口的情況下。

（一）隱式實(shí)現(xiàn)接口：

當(dāng)一個(gè)具體類(lèi)型實(shí)現(xiàn)其所有繼承接口中的方法，并且這些方法標(biāo)記為public的，這稱(chēng)為隱式接口實(shí)現(xiàn)。

下面的代碼是不合法的：

Public interface IUIControl
{
Void Paint（）；
}
Public class StaticText：IUIControl
{
Void Paint（）；//?。?！不能編譯！??！
}

編譯器會(huì)警告提示StaticText類(lèi)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)其所繼承接口中的所有方法——本例指的是IUIControl。為了正常運(yùn)行，需要重寫(xiě)它。

Public interface IUIControl
{
Void Paint（）；
}
Public class StaticText：IUIControl
{
Public Void Paint（）；
}

分析：

當(dāng)一個(gè)具體類(lèi)型隱式地實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，那些接口方法也成為了具體類(lèi)型自身公共契約的一部分。當(dāng)通過(guò)對(duì)StaticText的引用或?qū)?/span>IUIControl的引用調(diào)用Paint方法時(shí)，StaticText.Paint方法會(huì)調(diào)用。因此，使用者可以多態(tài)地將StaticText的實(shí)例當(dāng)作IUIControl類(lèi)型的實(shí)例來(lái)對(duì)待。

（一）顯示實(shí)現(xiàn)接口：

有時(shí)候，并不總是希望接口方法實(shí)現(xiàn)成為實(shí)現(xiàn)此接口的類(lèi)的公共契約的一部分，比如System.IO.FileStream實(shí)現(xiàn)了接口IDisposable，但不能通過(guò)FileStream的實(shí)例來(lái)調(diào)用Dispose方法，而必須首先將指定FileStream對(duì)象的引用轉(zhuǎn)型為一個(gè)IDisposable接口，然后，才可以調(diào)用Dispose方法。使用顯式接口實(shí)現(xiàn)，可以為繼承接口中重疊的方法提供獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)。

重新看一下ComboBox的例子，如果想在ComboBox中為IEditBox.Paint()和IUIControl.Paint()分別提供一個(gè)獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)顯式接口實(shí)現(xiàn)來(lái)做到這點(diǎn)。代碼如下：

namespace 顯式接口實(shí)現(xiàn)
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        new void Paint();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
                                                      
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        void IEditBox.Paint()
        {
            Console.WriteLine("ComboBox.IEditBox.Paint()");
        }
        void IUIControl.Paint()
        {
            Console.WriteLine("COmboBox.IUIControl.Paint()");
        }
        public void Paint()
        {
            ((IUIControl)this).Paint();
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ComboBox cb = new ComboBox();
            cb.Paint();    
            ((IEditBox)cb).Paint();
            ((IDropList)cb).Paint();
            ((IUIControl)cb).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

分析：

現(xiàn)在，ComboBox有3個(gè)Paint方法的實(shí)現(xiàn)。一個(gè)是屬于IEditBox接口的，另一個(gè)是屬于IUIControl接口的，最后一個(gè)僅僅是為了方便給ComboBox類(lèi)的公共契約提供一個(gè)Paint方法。當(dāng)顯式地實(shí)現(xiàn)接口方法時(shí)，不僅要在方法前面增加一個(gè)跟隨點(diǎn)號(hào)的接口名（如IUIControl.Paint），還要去掉訪(fǎng)問(wèn)修飾符。通過(guò)這樣避免使它成為ComboBox的公共契約。

代碼運(yùn)行結(jié)果如下：

其實(shí)，這些例子是沒(méi)有實(shí)際意義的，它的目的是展現(xiàn)顯式接口實(shí)現(xiàn)和多重接口繼承情況下成員覆蓋的復(fù)雜性。

四，在派生類(lèi)中覆蓋接口實(shí)現(xiàn)：

假設(shè)現(xiàn)在創(chuàng)建一個(gè)新類(lèi)：FancyComboBox，讓它重新實(shí)現(xiàn)IUIControl接口。

namespace 在派生類(lèi)中覆蓋接口實(shí)現(xiàn)
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
        void Show();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        void SelectText();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
        void ShowList();
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        public void Paint()
        {
            Console.WriteLine("COmboBox.Paint()");
        }
        public void Show() { }
        public void SelectText() { }
        public void ShowList() { }
    }
    public class FancyComboBox : ComboBox
    {
        public new void Paint()
        {
            Console.WriteLine("FancyCOmboBox.Paint()");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            FancyComboBox fa = new FancyComboBox();
            fa.Paint();
            ((IUIControl)fa).Paint();
            ((IEditBox)fa).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

代碼運(yùn)行結(jié)果：

分析：

在這個(gè)例子中，FancyComboBox將IUIControl納入為其繼承列表中，說(shuō)明FancyComboBox重新實(shí)現(xiàn)IUIControl接口。如果IUIControl繼承自另一個(gè)接口，FancyComboBox也必須同時(shí)重新實(shí)現(xiàn)那個(gè)接口的方法。而且，必須為FancyComboBox.Paint()

方法使用new關(guān)鍵字，因?yàn)樗采w了ComBox.Paint()。

當(dāng)隱式實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口契約中的方法時(shí)，它們必須具有公共的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。實(shí)際上，使用虛方法重寫(xiě)代碼會(huì)使前面的問(wèn)題更容易解決，如下：

namespace 在派生類(lèi)中覆蓋接口實(shí)現(xiàn)
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
        void Show();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        void SelectText();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
        void ShowList();
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        public virtual void Paint()
        {
            Console.WriteLine("ComboBox.Paint()");
        }
        public void Show() { }
        public void SelectText() { }
        public void ShowList() { }
    }
    public class FancyComboBox : ComboBox
    {
        public override void Paint()
        {
            Console.WriteLine("FancyCOmboBox.Paint()");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            FancyComboBox fa = new FancyComboBox();
            fa.Paint();
            ((IUIControl)fa).Paint();
            ((IEditBox)fa).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

五、接口和類(lèi)之間的選擇

接下來(lái)先說(shuō)說(shuō)抽象類(lèi)和接口的區(qū)別。

區(qū)別一，兩者表達(dá)的概念不一樣。抽象類(lèi)是一類(lèi)事物的高度聚合，那么對(duì)于繼承抽象類(lèi)的子類(lèi)來(lái)說(shuō)，對(duì)于抽象類(lèi)來(lái)說(shuō)，屬于“是”的關(guān)系；而接口是定義行為規(guī)范，因此對(duì)于實(shí)現(xiàn)接口的子類(lèi)來(lái)說(shuō)，相對(duì)于接口來(lái)說(shuō)，是“行為需要按照接口來(lái)完成”。例如，狗是對(duì)于所有狗類(lèi)動(dòng)物的統(tǒng)稱(chēng)，京哈是狗，牧羊犬是狗，那么狗的一般特性，都會(huì)在京哈，牧羊犬中找到，那么狗相對(duì)于京哈和牧羊犬來(lái)說(shuō)，就屬于這類(lèi)事物的抽象類(lèi)型；而對(duì)于“叫”這個(gè)動(dòng)作來(lái)說(shuō)，狗可以叫，鳥(niǎo)也可以叫。很明顯，前者相當(dāng)于所說(shuō)的是抽象類(lèi)，而后者指的就是接口。

區(qū)別二，抽象類(lèi)在定義類(lèi)型方法的時(shí)候，可以給出方法的實(shí)現(xiàn)部分，也可以不給出；而對(duì)于接口來(lái)說(shuō)，其中所定義的方法都不能給出實(shí)現(xiàn)部分。

例如：

public abstract class AbsTest
   {
       public virtual void Test()
       {
           Debug.WriteLine( "Test" );
       }
       public abstract void NewTest();
   }
   public interface ITest
   {
       void Test();
       void NewTest();
   }

區(qū)別三，繼承類(lèi)對(duì)于兩者所涉及方法的實(shí)現(xiàn)是不同的。繼承類(lèi)對(duì)于抽象類(lèi)所定義的抽象方法，可以不用重寫(xiě)，也就是說(shuō)，可以延用抽象類(lèi)的方法；而對(duì)于接口類(lèi)所定義的方法或者屬性來(lái)說(shuō)，在繼承類(lèi)中必須要給出相應(yīng)的方法和屬性實(shí)現(xiàn)。

區(qū)別四，在抽象類(lèi)中，新增一個(gè)方法的話(huà)，繼承類(lèi)中可以不用作任何處理；而對(duì)于接口來(lái)說(shuō)，則需要修改繼承類(lèi)，提供新定義的方法。

知道了兩者的區(qū)別，再來(lái)說(shuō)說(shuō)，接口相對(duì)于抽象類(lèi)的優(yōu)勢(shì)。

好處一，接口不光可以作用于引用類(lèi)型，也可以作用于值類(lèi)型。而抽象類(lèi)來(lái)說(shuō)，只能作用于引用類(lèi)型。

好處二，.Net的類(lèi)型繼承只能是單繼承的，也就是說(shuō)一個(gè)類(lèi)型只能繼承一個(gè)類(lèi)型，而可以繼承多個(gè)接口。其實(shí)，我對(duì)于這一點(diǎn)也比較贊同，多繼承會(huì)使繼承樹(shù)變的混亂。

好處三，由于接口只是定義屬性和方法，而與真正實(shí)現(xiàn)的類(lèi)型沒(méi)有太大的關(guān)系，因此接口可以被多個(gè)類(lèi)型重用。相對(duì)于此，抽象類(lèi)與繼承類(lèi)的關(guān)系更緊密些。

好處四，通過(guò)接口，可以減少類(lèi)型暴露的屬性和方法，從而便于保護(hù)類(lèi)型對(duì)象。當(dāng)一個(gè)實(shí)現(xiàn)接口的類(lèi)型，可能包含其他方法或者屬性，但是方法返回的時(shí)候，可以返回接口對(duì)象，這樣調(diào)用端，只能通過(guò)接口提供的方法或者屬性，訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的相關(guān)元素，這樣可以有效保護(hù)對(duì)象的其他元素。

好處五，減少值類(lèi)型的拆箱操作。對(duì)于Struct定義的值類(lèi)型數(shù)據(jù)，當(dāng)存放集合當(dāng)中，每當(dāng)取出來(lái)，都需要進(jìn)行拆箱操作，這時(shí)采用Struct+Interface結(jié)合的方法，從而降低拆箱操作。

相對(duì)于抽象類(lèi)來(lái)說(shuō)，接口有這么多好處，但是接口有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是接口所定義的方法和屬性只能相對(duì)于繼承它的類(lèi)型（除非在繼承類(lèi)中修改借口定義的函數(shù)標(biāo)示），那么對(duì)于多層繼承關(guān)系的時(shí)候，光用接口就很難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿绻屆總€(gè)類(lèi)型都去繼承接口而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的話(huà)，首先不說(shuō)編寫(xiě)代碼比較繁瑣，有時(shí)候執(zhí)行的結(jié)果還是錯(cuò)誤，尤其當(dāng)子類(lèi)型對(duì)象隱式轉(zhuǎn)換成基類(lèi)對(duì)象進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)候。

那么這時(shí)候，需要用接口結(jié)合虛方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其實(shí)在繼承中，到底使用接口還是抽象類(lèi)。接口是固定的，約定俗成的，因此在繼承類(lèi)中必須提供接口相應(yīng)的方法和屬性的實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于抽象類(lèi)來(lái)說(shuō)，抽象類(lèi)的定義方法的實(shí)現(xiàn)，貫穿整個(gè)繼承樹(shù)，因此其中方法的實(shí)現(xiàn)或者重寫(xiě)都是不確定的。因此相對(duì)而言，抽象類(lèi)比接口更靈活一些。

如下給出兩者的簡(jiǎn)單對(duì)比表格。

有時(shí)，到底使用接口還是使用類(lèi)實(shí)在難以決定，我們使用如下幾點(diǎn)規(guī)則:

1、如果要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)“is-a”關(guān)系的模型，使用類(lèi)；

2、如果要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)的關(guān)系，使用接口；

3、考慮將接口和抽象類(lèi)的聲明集中在一個(gè)獨(dú)立的程序集中；

4、如果可能，優(yōu)先使用類(lèi)而不是接口：這有助于增加擴(kuò)展性。

總的來(lái)說(shuō)，接口和抽象類(lèi)是.Net為了更好的實(shí)現(xiàn)類(lèi)型之間繼承關(guān)系而提供的語(yǔ)言手段，而且兩者有些相輔相成的關(guān)系。因此我并不強(qiáng)調(diào)用什么而不用什么，那么問(wèn)題的關(guān)鍵在于，如何把這兩種手段合理的應(yīng)用到程序當(dāng)中，這才是至關(guān)重要。