面向接口编程详解（一）—— 思想基础
我想，對于各位使用面向?qū)ο缶幊陶Z言的程序員來說，“接口”這個名詞一定不陌生，但是不知各位有沒有這樣的疑惑：接口有什么用途?它和抽象類有什么區(qū)別?能不能用抽象類代替接口呢?而且，作為程序員，一定經(jīng)常聽到“面向接口編程”這個短語，那么它是什么意思?有什么思想內(nèi)涵?和面向?qū)ο缶幊淌鞘裁搓P(guān)系?本文將一一解答這些疑問。
1.面向接口編程和面向?qū)ο缶幊淌鞘裁搓P(guān)系
首先，面向接口編程和面向?qū)ο缶幊滩⒉皇瞧郊壍?#xff0c;它并不是比面向?qū)ο缶幊谈冗M的一種獨立的編程思想，而是附屬于面向?qū)ο笏枷塍w系，屬于其一部分。或者說，它是面向?qū)ο缶幊腆w系中的思想精髓之一。
2.接口的本質(zhì)
接口，在表面上是由幾個沒有主體代碼的方法定義組成的集合體，有唯一的名稱，可以被類或其他接口所實現(xiàn)(或者也可以說繼承)。它在形式上可能是如下的樣子：
?
那么，接口的本質(zhì)是什么呢?或者說接口存在的意義是什么。我認為可以從以下兩個視角考慮：
1)接口是一組規(guī)則的集合，它規(guī)定了實現(xiàn)本接口的類或接口必須擁有的一組規(guī)則。體現(xiàn)了自然界“如果你是……則必須能……”的理念。
例如，在自然界中，人都能吃飯，即“如果你是人，則必須能吃飯”。那么模擬到計算機程序中，就應(yīng)該有一個IPerson(習(xí)慣上，接口名由 “I”開頭)接口，并有一個方法叫Eat()，然后我們規(guī)定，每一個表示“人”的類，必須實現(xiàn)IPerson接口，這就模擬了自然界“如果你是人，則必須 能吃飯”這條規(guī)則。
從這里，我想各位也能看到些許面向?qū)ο笏枷氲臇|西。面向?qū)ο笏枷氲暮诵闹?#xff0c;就是模擬真實世界，把真實世界中的事物抽象成類，整個程序靠各個類的實例互相通信、互相協(xié)作完成系統(tǒng)功能，這非常符合真實世界的運行狀況，也是面向?qū)ο笏枷氲木琛?/p>
2)接口是在一定粒度視圖上同類事物的抽象表示。注意這里我強調(diào)了在一定粒度視圖上，因為“同類事物”這個概念是相對的，它因為粒度視圖不同而不同。
例如，在我的眼里，我是一個人，和一頭豬有本質(zhì)區(qū)別，我可以接受我和我同學(xué)是同類這個說法，但絕不能接受我和一頭豬是同類。但是，如果在一個動 物學(xué)家眼里，我和豬應(yīng)該是同類，因為我們都是動物，他可以認為“人”和“豬”都實現(xiàn)了IAnimal這個接口，而他在研究動物行為時，不會把我和豬分開對 待，而會從“動物”這個較大的粒度上研究，但他會認為我和一棵樹有本質(zhì)區(qū)別。
現(xiàn)在換了一個遺傳學(xué)家，情況又不同了，因為生物都能遺傳，所以在他眼里，我不僅和豬沒區(qū)別，和一只蚊子、一個細菌、一顆樹、一個蘑菇乃至一個 SARS病毒都沒什么區(qū)別，因為他會認為我們都實現(xiàn)了IDescendable這個接口(注：descend vi. 遺傳)，即我們都是可遺傳的東西，他不會分別研究我們，而會將所有生物作為同類進行研究，在他眼里沒有人和病毒之分，只有可遺傳的物質(zhì)和不可遺傳的物質(zhì)。 但至少，我和一塊石頭還是有區(qū)別的。
可不幸的事情發(fā)生了，某日，地球上出現(xiàn)了一位偉大的人，他叫列寧，他在熟讀馬克思、恩格斯的辯證唯物主義思想巨著后，頗有心得，于是他下了一個 著名的定義：所謂物質(zhì)，就是能被意識所反映的客觀實在。至此，我和一塊石頭、一絲空氣、一條成語和傳輸手機信號的電磁場已經(jīng)沒什么區(qū)別了，因為在列寧的眼 里，我們都是可以被意識所反映的客觀實在。如果列寧是一名程序員，他會這么說：所謂物質(zhì)，就是所有同時實現(xiàn)了“IReflectabe”和“IEsse” 兩個接口的類所生成的實例。(注：reflect v. 反映 esse n. 客觀實在)
也許你會覺得我上面的例子像在瞎掰，但是，這正是接口得以存在的意義。面向?qū)ο笏枷牒秃诵闹唤凶龆鄳B(tài)性，什么叫多態(tài)性?說白了就是在某個粒度 視圖層面上對同類事物不加區(qū)別的對待而統(tǒng)一處理。而之所以敢這樣做，就是因為有接口的存在。像那個遺傳學(xué)家，他明白所有生物都實現(xiàn)了 IDescendable接口，那只要是生物，一定有Descend()這個方法，于是他就可以統(tǒng)一研究，而不至于分別研究每一種生物而最終累死。
可能這里還不能給你一個關(guān)于接口本質(zhì)和作用的直觀印象。那么在后文的例子和對幾個設(shè)計模式的解析中，你將會更直觀體驗到接口的內(nèi)涵。
3.面向接口編程綜述
通過上文，我想大家對接口和接口的思想內(nèi)涵有了一個了解，那么什么是面向接口編程呢?我個人的定義是：在系統(tǒng)分析和架構(gòu)中，分清層次和依賴關(guān) 系，每個層次不是直接向其上層提供服務(wù)(即不是直接實例化在上層中)，而是通過定義一組接口，僅向上層暴露其接口功能，上層對于下層僅僅是接口依賴，而不 依賴具體類。
這樣做的好處是顯而易見的，首先對系統(tǒng)靈活性大有好處。當下層需要改變時，只要接口及接口功能不變，則上層不用做任何修改。甚至可以在不改動上 層代碼時將下層整個替換掉，就像我們將一個WD的60G硬盤換成一個希捷的160G的硬盤，計算機其他地方不用做任何改動，而是把原硬盤拔下來、新硬盤插 上就行了，因為計算機其他部分不依賴具體硬盤，而只依賴一個IDE接口，只要硬盤實現(xiàn)了這個接口，就可以替換上去。從這里看，程序中的接口和現(xiàn)實中的接口 極為相似，所以我一直認為，接口(interface)這個詞用的真是神似!
使用接口的另一個好處就是不同部件或?qū)哟蔚拈_發(fā)人員可以并行開工，就像造硬盤的不用等造CPU的，也不用等造顯示器的，只要接口一致，設(shè)計合理，完全可以并行進行開發(fā)，從而提高效率。
本篇文章先到這里。最后我想再啰嗦一句：面向?qū)ο蟮木枋悄M現(xiàn)實，這也可以說是我這篇文章的靈魂。所以，多從現(xiàn)實中思考面向?qū)ο蟮臇|西，對提高系統(tǒng)分析設(shè)計能力大有脾益。
下篇文章，我將用一個實例來展示接口編程的基本方法。
而第三篇，我將解析經(jīng)典設(shè)計模式中的一些面向接口編程思想，并解析一下.NET分層架構(gòu)中的面向接口思想。
對本文的補充：
仔細看了各位的回復(fù)，非常高興能和大家一起討論技術(shù)問題。感謝給出肯定的朋友，也要感謝提出意見和質(zhì)疑的朋友，這促使我更深入思考一些東西，希望能借此進步。在這里我想補充一些東西，以討論一些回復(fù)中比較集中的問題。
1.關(guān)于“面向接口編程”中的“接口”與具體面向?qū)ο笳Z言中“接口”兩個詞
看到有朋友提出“面向接口編程”中的“接口”二字應(yīng)該比單純編程語言中的interface范圍更大。我經(jīng)過思考，覺得很有道理。這里我寫的確 實不太合理。我想，面向?qū)ο笳Z言中的“接口”是指具體的一種代碼結(jié)構(gòu)，例如C#中用interface關(guān)鍵字定義的接口。而“面向接口編程”中的“接口” 可以說是一種從軟件架構(gòu)的角度、從一個更抽象的層面上指那種用于隱藏具體底層類和實現(xiàn)多態(tài)性的結(jié)構(gòu)部件。從這個意義上說，如果定義一個抽象類，并且目的是 為了實現(xiàn)多態(tài)，那么我認為把這個抽象類也稱為“接口”是合理的。但是用抽象類實現(xiàn)多態(tài)合理不合理?在下面第二條討論。
概括來說，我覺得兩個“接口”的概念既相互區(qū)別又相互聯(lián)系。“面向接口編程”中的接口是一種思想層面的用于實現(xiàn)多態(tài)性、提高軟件靈活性和可維護性的架構(gòu)部件，而具體語言中的“接口”是將這種思想中的部件具體實施到代碼里的手段。
2.關(guān)于抽象類與接口
看到回復(fù)中這是討論的比較激烈的一個問題。很抱歉我考慮不周沒有在文章中討論這個問題。我個人對這個問題的理解如下：
如果單從具體代碼來看，對這兩個概念很容易模糊，甚至覺得接口就是多余的，因為單從具體功能來看，除多重繼承外(C#，Java中)，抽象類似 乎完全能取代接口。但是，難道接口的存在是為了實現(xiàn)多重繼承?當然不是。我認為，抽象類和接口的區(qū)別在于使用動機。使用抽象類是為了代碼的復(fù)用，而使用接 口的動機是為了實現(xiàn)多態(tài)性。所以，如果你在為某個地方該使用接口還是抽象類而猶豫不決時，那么可以想想你的動機是什么。
看到有朋友對IPerson這個接口的質(zhì)疑，我個人的理解是，IPerson這個接口該不該定義，關(guān)鍵看具體應(yīng)用中是怎么個情況。如果我們的項 目中有Women和Man，都繼承Person，而且Women和Man絕大多數(shù)方法都相同，只有一個方法DoSomethingInWC()不同(例子 比較粗俗，各位見諒)，那么當然定義一個AbstractPerson抽象類比較合理，因為它可以把其他所有方法都包含進去，子類只定義 DoSomethingInWC()，大大減少了重復(fù)代碼量。
但是，如果我們程序中的Women和Man兩個類基本沒有共同代碼，而且有一個PersonHandle類需要實例化他們，并且不希望知道他們是男是女，而只需把他們當作人看待，并實現(xiàn)多態(tài)，那么定義成接口就有必要了。
總而言之，接口與抽象類的區(qū)別主要在于使用的動機，而不在于其本身。而一個東西該定義成抽象類還是接口，要根據(jù)具體環(huán)境的上下文決定。
再者，我認為接口和抽象類的另一個區(qū)別在于，抽象類和它的子類之間應(yīng)該是一般和特殊的關(guān)系，而接口僅僅是它的子類應(yīng)該實現(xiàn)的一組規(guī)則。(當然， 有時也可能存在一般與特殊的關(guān)系，但我們使用接口的目的不在這里)如，交通工具定義成抽象類，汽車、飛機、輪船定義成子類，是可以接受的，因為汽車、飛 機、輪船都是一種特殊的交通工具。再譬如Icomparable接口，它只是說，實現(xiàn)這個接口的類必須要可以進行比較，這是一條規(guī)則。如果Car這個類實 現(xiàn)了Icomparable，只是說，我們的Car中有一個方法可以對兩個Car的實例進行比較，可能是比哪輛車更貴，也可能比哪輛車更大，這都無所謂， 但我們不能說“汽車是一種特殊的可以比較”，這在文法上都不通。
轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/shaojun168/1060781
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的面向接口编程详解（一）—— 思想基础的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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