作者：俞良鬆 本文選自：開放系統世界－賽迪網 2003年03月12日
很多人有過這樣的疑問：為什麼有的地方必須使用介面而不是抽象類，而在另一些地方，又必須使用抽象類而不是介面呢？或者說，在考慮Java類的一般化問題時，很多人會在介面和抽象類之間猶豫不決，甚至隨便選擇一種。
實際上介面和抽象類的選擇不是隨心所欲的。 要理解介面和抽象類的選擇原則，有兩個概念很重要：物件的行為和物件的實現。如果一個實體可以有多種實現方式，則在設計實體行為的描述方式時，應當達到這樣一個目標：在使用實體的時候，無需詳細瞭解實體行為的實現方式。也就是說，要把物件的行為和物件的實現分離開來。既然Java的介面和抽象類都可以定義不提供具體實現的方法，在分離物件的行為和物件的實現時，到底應該使用介面還是使用抽象類呢？
通過抽象類建立行為模型
在介面和抽象類的選擇上，必須遵守這樣一個原則：行為模型應該總是通過介面而不是抽象類定義。為了說明其原因，下面試著通過抽象類建立行為模型，看看會出現什麼問題。
假設要為銷售部門設計一個軟體，這個軟體包含一個“發動機”（Motor）實體。顯然無法在發動機物件中詳細地描述發動機的方方面面，只能描述某些對當前軟體來說重要的特徵。至於發動機的哪些特徵是重要的，則要與使用者（銷售部門）交流才能確定。
銷售部門的人要求每一個發動機都有一個稱為馬力的引數。對於他們來說，這是惟一值得關心的引數。基於這一判斷，可以把發動機的行為定義為以下行為。
行為1：查詢發動機的馬力，發動機將返回一個表示馬力的整數。
雖然現在還不清楚發動機如何取得馬力這個引數，但可以肯定發動機一定支援這個行為，而且這是所有發動機惟一值得關注的行為特徵。這個行為特徵既可以用介面定義，也可以用抽象類定義。為了說明用抽象類定義可能出現的問題，下面用抽象類建立發動機的行為模型，並用Java方法描述行為1，程式碼如下：
public abstract Motor{
abstract public int getHorsepower();
}
在Motor抽象類的基礎上構造出多種具體實現，例如A型發動機、B型發動機等，再加上系統的其它部分，最後得到1.0版的軟體並交付使用。一段時間過去了，現在要設計2.0版的軟體。在評估2.0版軟體需求的過程中，發現一小部分發動機是電池驅動的，而電池需要一定的充電時間。銷售部門的人希望能夠通過計算機查閱充電時間。根據這一要求定義一個新的行為，如圖1所示。
行為2：查詢電驅動發動機的充電時間，發動機將返回一個表示充電時間的整數。
用Java方法來描述這個行為，程式碼如下：
public abstract BatteryPoweredMotor extends Motor{
abstract public int getTimeToRecharge();
}
在銷售部門的軟體中，電驅動發動機也以類的形式實現，但這些類從BatteryPoweredMotor而不是Motor派生。這些改動加入到2.0版軟體之後，銷售部門很滿意。隨著業務的不斷髮展，不久之後光碟機動的發動機出現了。銷售部門要求光碟機動發動機需要一定光能才能運轉，光能以流明（Lumen）度量。這個資訊對客戶很重要，因為下雨或多雲的天氣裡，某些光碟機動發動機可能無法運轉。銷售部門要求為軟體增加對光碟機動發動機的支援，所以要定義一個新的行為。
行為3：查詢光碟機動發動機能夠正常運轉所需要的最小流明數，發動機返回一個整數。
再定義一個抽象類並把行為3轉換成Java方法，程式碼如下：
public abstract SolarPoweredMotor extends Motor{
abstract public int getLumensToOperate();
}
如圖1所示，SolarPoweredMotor和BatteryPoweredMotor都從Motor抽象類派生。在整個軟體中，90％以上的程式碼以相同的方式對待所有的發動機。偶爾需要檢查一下發動機是光碟機動還是電驅動，使用instanceof實現，程式碼如下：
[color=#336600]
if (instanceof SolarPoweredMotor){...}
if (instanceof BatteryPoweredMotor){...}
無論是哪種發動機，馬力這個引數都很重要，所以在所有派生的抽象類（SolarPoweredMotor和BatteryPoweredMotor）中，getHorsepower()方法都有效。
現在銷售部門又有了一種新的發動機，它是一種既有電驅動又有光碟機動的雙重驅動發動機。光碟機動和電驅動的行為本身沒有變化，但新的發動機同時支援兩種行為。在考慮如何定義新型的光電驅動發動機時，介面和抽象類的差別開始顯示出來了。新的目標是在增加新型發動機的前提下儘量少改動程式碼。因為與光碟機動發動機、電驅動發動機有關的程式碼已經過全面的測試，不存在已知的Bug。為了增加光電驅動發動機，要定義一個新的SolarBatteryPowered抽象類。如果讓SolarBatteryPowered從Motor抽象類派生，SolarBatteryPowered將不支援針對光碟機動發動機和電驅動發動機的instanceof操作。也就是說，如果查詢一個光電驅動的發動機是光碟機動的，還是電驅動的，得到的答案是：都不是。
如果讓SolarBatteryPowered從SolarPoweredMotor（或BatteryPoweredMotor）抽象類派生，類似的問題也會出現，SolarBatteryPowered將不支援針對BatteryPoweredMotor（或SolarPoweredMotor）的instanceof操作。從行為上看，光電驅動的發動機必須同時從兩個抽象類派生，但Java語言不允許多重繼承。之所以會出現這個問題，根本的原因在於使用抽象類不僅意味著定義特定的行為，而且意味著定義實現的模式。也就是說，應該定義一個發動機如何獲得行為的模型，而不僅僅是宣告發動機具有某一個行為。
通過介面建立行為模型
如果用介面來建立行為模型，就可以避免隱含地規定實現模式。例如，前面的幾個行為改用介面定義如下。
行為1：
public interface Motor(){
public int getHorsepower();
}
行為2：
public interface BatteryPoweredMotor extends Motor(){
public int getTimeToRecharge();
}
行為3：
public interface SolarPoweredMotor extends Motor{
abstract public int getLumensToOperate();
}
現在光電驅動的發動機可以描述為：
public DualPoweredMotor implements SolarPoweredMotor, BatteryPoweredMotor{}
DualPoweredMotor只繼承行為定義，而不是行為的實現模式，
在使用介面的同時仍舊可以使用抽象類，不過這時抽象類的作用是實現行為，而不是定義行為。只要實現行為的類遵從介面定義，即使它改變了父抽象類，也不用改變其它程式碼與之互動的方式。特別是對於公用的實現程式碼，抽象類有它的優點。抽象類能夠保證實現的層次關係，避免程式碼重複。然而，即使在使用抽象類的場合，也不要忽視通過介面定義行為模型的原則。從實踐的角度來看，如果依賴於抽象類來定義行為，往往導致過於複雜的繼承關係，而通過介面定義行為能夠更有效地分離行為與實現，為程式碼的維護和修改帶來方便。