C#基础系列——一场风花雪月的邂逅：接口和抽象类

前言：最近一个认识的朋友准备转行做编程，看他自己边看视频边学习，挺有干劲的。那天他问我接口和抽象类这两个东西，他说，既然它们如此相像，我用抽象类就能解决的问题，又整个接口出来干嘛，这不是误导初学者吗。博主呵呵一笑，回想当初的自己，不也有此种疑惑么。。。今天打算针对他的问题，结合一个实际的使用场景来说明下抽象类和接口的异同，到底哪些情况需要用接口？又有哪些情况需要用抽象类呢？

C#基础系列目录：

一、业务场景介绍。

博主打算使用原来在华为做外包的时候一个场景：我们针对华为里面的设备做了一个采集设备使用率的程序，设备的类型很多，各种设备的登录和注销方式基本相同，但是每种设备的采集的规则又不太相同。大致的场景就这样，我们来看代码吧。

二、代码示例

根据业务场景，我们简单搭建代码，先来看看代码结构图：

ESTM.Spider：项目的入口程序，只为测试，这里就简单用了一个控制台程序。

ESTM.Spider.Huawei：华为设备采集规则，定义接口抽象实现和具体实现。

ESTM.Utility：解决方案的工具类和接口。

下面来看看具体的实现代码：

1、工具类

namespace ESTM.Utility

{

    public class LoginUser

    {

        public string Username { set; get; }

        public string Password { set; get; }

    }

    public class Device

    {

        public string DeviceType { set; get; }

        public int WaitSecond { set; get; }

    }

}

2、接口设计：ISpider.cs

namespace ESTM.Utility

{

    //采集接口，定义采集的规则

    public interface ISpider

    {

        bool Login(LoginUser oLoginUser);

        string Spider(Device oDevice);

        void LoginOut();

    }

}

3、接口抽象实现类：SpiderBase.cs

　　 /// <summary>

    /// 公共的采集基类

    /// </summary>

    public abstract class SpiderBase : ISpider

    {

        //华为设备统一采用Telnet方式登录。统一用户名密码都是admin。

        public virtual bool Login(LoginUser oLoginUser)

        {

            Console.WriteLine("华为设备采用Telnet方式登录。");

            var bRes = false;

            if (oLoginUser.Username == "admin" && oLoginUser.Password == "admin")

            {

                Console.WriteLine("用户名密码校验正确，登录成功");

                bRes = true;

            }

            else

            {

                Console.WriteLine("用户名密码校验错误，登录失败");

            }

            return bRes;

        }

        //采集操作和具体的设备类型相关，这里用抽象方法，要求子类必须重写

        public abstract string Spider(Device oDevice);

        //华为设备统一注销

        public virtual void LoginOut()

        {

            Console.WriteLine("华为设备采用Telnet方式注销");

        }

    }

4、接口具体实现类

　　[Export("MML", typeof(ISpider))]

    public class SpiderMML:SpiderBase

    {

        //MML设备采集

        public override string Spider(Device oDevice)

        {

            Console.WriteLine("MML设备开始采集");

            return "MML";

        }

    }

    [Export("TL2", typeof(ISpider))]

    public class SpiderTL2:SpiderBase

    {

        //TL2设备采集

        public override string Spider(Device oDevice)

        {

            Console.WriteLine("TL2设备开始采集");

            return "TL2";

        }

    }

5、在控制台调用

　　class Program

    {

        [Import("MML", typeof(ISpider))]

        public ISpider spider { set; get; }

        static void Main(string[] args)

        {

            var oProgram = new Program();

            RegisterMEF(oProgram);

            oProgram.spider.Login(new LoginUser() { Username = "admin", Password = "admin" });

            oProgram.spider.Spider(new Device() { DeviceType = "HuaweiDevice", WaitSecond =  });

            oProgram.spider.LoginOut();

        }

        #region 注册MEF

        private static void RegisterMEF(object obj)

        {

            AggregateCatalog aggregateCatalog = new AggregateCatalog();

            var thisAssembly = new DirectoryCatalog(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "*.dll");

            aggregateCatalog.Catalogs.Add(thisAssembly);

            var _container = new CompositionContainer(aggregateCatalog, true);

            _container.ComposeParts(obj);

        }

        #endregion

    }

6、说明

这是一种比较典型的应用场景。接口定义规则，抽象类定义公共实现或者抽象方法，具体子类实现或者重写抽象类方法。我们重点来看这里的中间桥梁——抽象类。我们知道，抽象类里面既可以有实现的方法，也可以有未实现的抽象方法。

（1）在这里，Login、LoginOut方法由于子类是通用的具有相同逻辑的方法，所以我们需要在抽象类里面去实现这两个方法，如果子类没有特殊需求，调用的时候直接用父类的方法就好了；如果子类有特殊需求，可以override父类的方法。这样设计既提高了代码的复用率，也可以灵活复写。

（2）另一方面，抽象类里面也定义了抽象方法，这个抽象方法在这里的作用就很好体现了：如果子类不重写父类的抽象方法，编译通不过，直接报错。这样就要求我们子类必须要重写抽象方法。从这点来说，抽象方法和接口的方法申明区别不大。

（3）如果这里不用抽象类，就用一个普通的类来代替行不行？博主的答案是：行！但不好！如果你非要说，我用一个普通的类，将public abstract string Spider(Device oDevice);这个方法写成

public virtual string Spider(Device oDevice)

{

      return "";

}

貌似也没问题，反正子类要重写的。确实，这样设计没问题，但是如果你不慎子类忘了override呢？程序还是会跑起来，运行的时候可能会报错。微软既然给我们提供了abstract这么一个东西，我们为什么不用呢。

三、代码扩展

以上我们抽象类使用的必要性和使用方法是介绍完了。那么接下来新的问题来了，可能就有人问了，你上面说了叭叭叭说了这么多，无非就是说了抽象类的必要性，那么既然抽象类这么有用，我们直接用抽象类就好了，你干嘛还要弄一个接口呢。谈到这里，就要说到面向接口编程。其实，面向接口编程和面向对象编程并不是平级的，它并不是比面向对象编程更先进的一种独立的编程思想，而是附属于面向对象思想体系，属于其一部分。或者说，它是面向对象编程体系中的思想精髓之一。而之前博主的文章就分享过面向接口编程的意义所在：依赖倒置，松耦合。那么这里是否可以不要接口，直接用抽象类代替呢？答案还是行！但不好！

比如我们现在又来了新的需求，中兴也要用我们的采集系统，但是它的设备类型、登录注销方式和华为设备区别非常大。那么这个时候我们接口的意义就体现了，如果我们使用接口，我们只需要再重写一个ESTM.Spider.Huawei这个项目就好了，我们暂且命名叫ESTM.Spider.Zhongxing。我们来看看：

代码如下：

namespace ESTM.Spider.Zhongxing

{

    /// <summary>

    /// 中兴设备采集基类

    /// </summary>

    public abstract class SpiderBase:ISpider

    {

        //中兴设备通用登录方法

        public virtual bool Login(LoginUser oLoginUser)

        {

            Console.WriteLine("中兴设备登录前多了一个数据校验：.......");

            Console.WriteLine("中兴设备采用WMI方式登录。");

            var bRes = false;

            if (oLoginUser.Username == "root" && oLoginUser.Password == "root")

            {

                Console.WriteLine("用户名密码校验正确，登录成功");

                bRes = true;

            }

            else

            {

                Console.WriteLine("用户名密码校验错误，登录失败");

            }

            return bRes;

        }

        //定义抽象方法，要求子类必须重写

        public abstract string Spider(Device oDevice);

        //中兴设备通用注销

        public virtual void LoginOut()

        {

            Console.WriteLine("中兴设备采用WMI方式注销");

        }

    }

}

namespace ESTM.Spider.Zhongxing

{

    [Export("ZXGC", typeof(ISpider))]

    public class SpiderZXGC:SpiderBase

    {

        public override string Spider(Utility.Device oDevice)

        {

            Console.WriteLine("中兴ZXGC设备开始采集");

            return "ZXGC";

        }

    }

}

namespace ESTM.Spider.Zhongxing

{

    [Export("ZXGY", typeof(ISpider))]

    public class SpiderZXGY:SpiderBase

    {

        public override string Spider(Utility.Device oDevice)

        {

            Console.WriteLine("中兴ZXGY设备开始采集");

            return "ZXGY";

        }

    }

}

由于这里采用了接口，我们将ESTM.Spider.Zhongxing这个项目开发完成后生成dll，将dll放到控制台程序中，直接通过MEF导入不同的子类对象就可以使用，不需要更改控制台里面的大部分东西。如果不用接口，而是直接用抽象类代替，那么控制台里面大部分的代码都得改，并且控制台程序依赖多个dll，对设计的松耦合也不利。博主这里为了简单，用了MEF来简单导入，其实正式项目中，应该是用工厂采用反射直接创建出具体的实例。

四、总结

1、接口是一组规则的集合，它主要定义的是事物的规则，体现了是这种类型，你就必须有这些规则的概念。它的目的主要是依赖倒置和松耦合，从这点来说，接口不能省掉或者用抽象类代替。总而言之，接口和抽象类不可同日而语。

2、抽象类主要用于公共实现和约束子类必须重写。以上面的例子说明，Login、Loginout用于公共实现，提高了代码复用，Spider用于抽象，约束子类必须要重写Spider方法。这也就是这里不能用普通类的原因。

3、用一句话概括接口和抽象类的区别：使用抽象类是为了代码的复用，而使用接口的动机是为了实现多态性（依赖倒置）。至于使用的时候到底是用接口还是抽象类，看具体的情况。