【温故知新】c#抽象类abstract与接口interface

1、什么是抽象类

先来看MSDN对抽象类描述：

抽象类是一些留有部分或全部成员未实现的类，以便可以由派生类来提供实现。

在面向对象的编程中，抽象类用作层次结构的基类，并表示不同对象类型组的通用功能。 正如名称“抽象”所暗指的，抽象类通常不会直接与问题域中的具体实体对应。 不过，抽象类会表示多个不同的具体实体之间的共同之处。

仅当存在已声明但未定义的抽象方法时，才会将类视为抽象类。 因此，具有抽象方法的类并不一定是抽象类。 除非类具有未定义的抽象方法，否则不要使用 AbstractClass 特性。

一个类只能从一个抽象（或任何其他类型）类继承。

那抽象又是什么呢？例如：汽车，卡车，电动车都可以抽象为车子，直升机，客机，战斗机，都可以抽象成飞机，而车子和飞机，都可以抽象成交通工具，逐步脱去“个性”，保留“共性”，这就是抽象，这也是面向对象多态继承的一部分。

当一个类抽象到其方法需要到子类中实现的时候，就应该使用抽象类而不是派生类。例如：直升机和客机，都能飞，但是在继承之前，你不知道飞机到底使用螺旋桨飞，还是用涡扇发动机飞，所以只能抽象成抽象类。

2、什么是接口

先来看MSDN的描述：

接口包含 类 或 结构 可以实现相关一组功能的定义。

由于C#语言不支持多重继承，但是可以实现多个借口，所以该功能很重要。

接口不能包含常数、字段、运算符、实例构造函数、析构函数或类型。 接口成员将自动是公共的，因此，它们不会包含任何访问修饰符。 成员也不能是 静态。

若要实现接口成员，实现的选件类的相应成员必须是公共的，非静态的，并且具有名称和签名和接口成员相同。

小时候玩过拼图，每个小图片通过卡扣一个个连接起来成为一幅图，这个小卡扣就是非常形象的“接口”，一个庞大的系统，也是通过每个模块的接口拼接起来的。

可以这么理解，一个接口就是一个类实现外界公布的方法约定，使我们知道这个类肯定有这么一个方法来实现我们的需求

例如：我们都知道汽车有“油门”，我们不用管这个车子是电动还是汽油还是柴油，不管用的什么高级还是低级发动机，只要轻轻踩一脚，车子就可以动起来，对外界来说，“油门”就相当于一个接口，汽车实现了这个接口，我们就知道可以通过踩油门来启动汽车。那如果哪天自行车也实现了“油门”，我们也不管那么多这自行车内部到底是怎么实现的（我不想知道也不用知道，对于消费者来说，和我无关），反正踩自行车的油门，自行车肯定就会自己动起来了。

所以接口是具有普遍“共性”的方法约定。

3、什么时候使用抽象类，接口？

直接看一段以“硬盘”为抽象的代码场景演示：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace AbstractAndInterface
{
    /// <summary>
    /// 通用USB接口，插到电脑上，电脑只认这个方法，来读取插入东西的数据，对于其他东西都不管
    /// </summary>
    public interface USB_Interface
    {
        string USBReadData();
    }

    /// <summary>
    /// 通用蓝牙接口，开启蓝牙之后，电脑只认这个方法，来读取插入东西的数据，对于其他东西都不管
    /// </summary>
    public interface BlueTooth_Interface
    {
        string BlueToothReadData();
    }

    /// <summary>
    /// 硬盘抽象类
    /// </summary>
    public abstract class Disk
    {
        //抽象方法读数据，因为子类读取方法不能确定（HDD磁盘寻道，SSD闪存颗粒直接读），所以声明抽象函数，那么这个类肯定就要声明为抽象类。
        public abstract string ReadData();
    }

    /// <summary>
    /// 实现了通过USB和蓝牙传输数据的接口
    /// </summary>
    public class SSD_Disk : Disk, USB_Interface, BlueTooth_Interface
    {
        public override string ReadData()
        {
            return "SSD通过闪存颗粒超高速读数据！";
        }

        public string USBReadData()
        {
            return "通过USB数据传输:" + ReadData();
        }

        public string BlueToothReadData()
        {
            return "通过BlueTooth数据传输:" + ReadData();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 实现了通过USB和蓝牙传输数据的接口
    /// </summary>
    public class HDD_Disk : Disk, USB_Interface, BlueTooth_Interface
    {
        public override string ReadData()
        {
            return "HDD通过磁性碟片读数据！";
        }
        public string USBReadData()
        {
            return "通过USB数据传输:" + ReadData();
        }

        public string BlueToothReadData()
        {
            return "通过BlueTooth数据传输:" + ReadData();
        }
    }

    public class Computer
    {
        /// <summary>
        /// 电脑只管通过接口来读取数据，不管你是什么设备，反正返回给我数据就行。
        /// </summary>
        /// <param name="usbDevice"> 实现usb接口的设备</param>
        /// <returns></returns>
        public string ReadUSB(USB_Interface usbDevice)
        {
            return usbDevice.USBReadData();
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            USB_Interface ssd = new SSD_Disk();
            USB_Interface hdd = new HDD_Disk();
            Computer computer = new Computer();
            Console.WriteLine(computer.ReadUSB(ssd));
            Console.WriteLine(computer.ReadUSB(hdd));
        }
    }

}

对以上代码，我的总结如下：

1、Computer类通过USB_Interface来读取设备数据，这样这个USB设备对于Computer类来说是透明的（Disk没有曝光），Computer也不需要知道具体的类，只知道调用这个接口，你返回给我数据就行，提高内聚，低耦合，否则，如果有新的不是继承自Disk类的存储设备，Computer类岂不是要新写一个方法读取数据？

2、通过接口，我们能够很方便的对类进行功能扩展以及功能组合。否则使用抽象类，多一个功能就要继承一次，代码工作量非常大，子类划分也非常不明显

例如：

    /// <summary>
    /// 硬盘抽象类
    /// </summary>
    public abstract class Disk
    {
        //抽象方法读数据，因为子类读取方法不能确定（HDD磁盘寻道，SSD闪存颗粒直接读），所以声明抽象函数，那么这个类肯定就要声明为抽象类。
        public abstract string ReadData();
    }

    public abstract class UsbDisk : Disk
    {
        public abstract string USBReadData();
    }

    public abstract class BlueToothDisk : Disk
    {
        public abstract string BlueToothReadData();
    }

    public abstract class BlueToothAndUsbDisk : Disk
    {
        public abstract string USBReadData();
        public abstract string BlueToothReadData();
    }

3个不同功能的Disk产品的继承（类只能单继承），这还没有具体实现就已经感觉很复杂了，那如果要分别实现SSD和HDD，就更加复杂了。

在设计之初就应该发现，USB与BlueTooth其实和Disk没有太大的关联（是普遍产品具有的“共性”方法约定），它是一种外部数据通讯方式，应该提取为接口。但如果是Disk内部某两个部件之间的数据流通方法（子类实现方式不同），则可以定义为抽象函数。

3、面向接口编程，如果哪天蹦出一个新的存储设备，电脑不用做任何改变（新设备原理什么的我都不管，反正我调用接口，你就要返回给我数据），也可以直接读取新设备的数据（实际上USB通用接口的原理也是这样）。

最后看看MSDN上的总结：

• 如果预计要创建组件的多个版本，则创建抽象类。抽象类提供简单易行的方法来控制组件版本。通过更新基类，所有继承类都随更改自动更新。另一方面，接口一旦创建就不能更改。如果需要接口的新版本，必须创建一个全新的接口。
• 如果创建的功能将在大范围的全异对象间使用，则使用接口。抽象类应主要用于关系密切的对象，而接口最适合为不相关的类提供通用功能。
• 如果要设计小而简练的功能块，则使用接口。如果要设计大的功能单元，则使用抽象类。
• 如果要在组件的所有实现间提供通用的已实现功能，则使用抽象类。抽象类允许部分实现类，而接口不包含任何成员的实现。