抽象类的定义，抽象类和接口的区别

抽象类的定义，抽象类和接口的区别

在面向对象编程中，抽象类和接口是两个经常被用到的语法概念，是面向对象四大特性，以及很多设计模式、设计思想、设计原则编程实现的基础。比如，我们可以使用接口来实现面向对象的抽象特性、多态特性和基于接口而非实现的设计原则，使用抽象类来实现面向对象的继承特性和模板设计模式等等。

不过，并不是所有的面向对象编程语言都支持这两个语法概念，比如，C++这种编程语言只支持抽象类，不支持接口；而像Python这样的动态编程语言，既不支持抽象类，也不支持接口。尽管有些编程语言没有提供现成的语法来支持接口和抽象类，我们仍然可以通过一些手段来模拟实现这两个语法概念。

这两个语法概念不仅在工作中经常会被用到，在面试中也经常被提及。比如，“接口和抽象类的区别是什么？什么时候用接口？什么时候用抽象类？抽象类和接口存在的意义是什么？能解决哪些编程问题？”等等。

你可以先试着回答一下，刚刚我提出的几个问题。如果你对某些问题还有些模糊不清，那也没关系，今天，我会带你把这几个问题彻底搞清楚。下面我们就一起来看！

什么是抽象类和接口？区别在哪里？

不同的编程语言对接口和抽象类的定义方式可能有些差别，但差别并不会很大。Java这种编程语言，既支持抽象类，也支持接口，所以，为了让你对这两个语法概念有比较直观的认识，我们拿Java这种编程语言来举例讲解。

首先，我们来看一下，在Java这种编程语言中，我们是如何定义抽象类的。

下面这段代码是一个比较典型的抽象类的使用场景（模板设计模式）。Logger是一个记录日志的抽象类，FileLogger和MessageQueueLogger继承Logger，分别实现两种不同的日志记录方式：记录日志到文件中和记录日志到消息队列中。FileLogger和MessageQueueLogger两个子类复用了父类Logger中的name、enabled、minPermittedLevel属性和log()方法，但因为这两个子类写日志的方式不同，它们又各自重写了父类中的doLog()方法。

// 抽象类 public abstract class Logger {  private String name;  private boolean enabled;  private Level minPermittedLevel;  public Logger(String name, boolean enabled, Level minPermittedLevel) {    this.name = name;    this.enabled = enabled;    this.minPermittedLevel = minPermittedLevel;  }    public void log(Level level, String message) {    boolean loggable = enabled && (minPermittedLevel.intValue() <= level.intValue());    if (!loggable) return;    doLog(level, message);  }    protected abstract void doLog(Level level, String message); } // 抽象类的子类：输出日志到文件 public class FileLogger extends Logger {  private Writer fileWriter;  public FileLogger(String name, boolean enabled,    Level minPermittedLevel, String filepath) {    super(name, enabled, minPermittedLevel);    this.fileWriter = new FileWriter(filepath);  }    @Override  public void doLog(Level level, String mesage) {    // 格式化level和message,输出到日志文件    fileWriter.write(...);  } } // 抽象类的子类: 输出日志到消息中间件(比如kafka) public class MessageQueueLogger extends Logger {  private MessageQueueClient msgQueueClient;    public MessageQueueLogger(String name, boolean enabled,    Level minPermittedLevel, MessageQueueClient msgQueueClient) {    super(name, enabled, minPermittedLevel);    this.msgQueueClient = msgQueueClient;  }    @Override  protected void doLog(Level level, String mesage) {    // 格式化level和message,输出到消息中间件    msgQueueClient.send(...);  } }

通过上面的这个例子，我们来看一下，抽象类具有哪些特性。我总结了下面三点。

• 抽象类不允许被实例化，只能被继承。也就是说，你不能new一个抽象类的对象出来（Logger logger = new Logger(...);会报编译错误）。

• 抽象类可以包含属性和方法。方法既可以包含代码实现（比如Logger中的log()方法），也可以不包含代码实现（比如Logger中的doLog()方法）。不包含代码实现的方法叫作抽象方法。

• 子类继承抽象类，必须实现抽象类中的所有抽象方法。对应到例子代码中就是，所有继承Logger抽象类的子类，都必须重写doLog()方法。

刚刚我们讲了如何定义抽象类，现在我们再来看一下，在Java这种编程语言中，我们如何定义接口。

// 接口 public interface Filter {  void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException; } // 接口实现类：鉴权过滤器 public class AuthencationFilter implements Filter {  @Override  public void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException {    //...鉴权逻辑..  } } // 接口实现类：限流过滤器 public class RateLimitFilter implements Filter {  @Override  public void doFilter(RpcRequest req) throws RpcException {    //...限流逻辑...  } } // 过滤器使用Demo public class Application {  // filters.add(new AuthencationFilter());  // filters.add(new RateLimitFilter());  private List<Filter> filters = new ArrayList<>();    public void handleRpcRequest(RpcRequest req) {    try {      for (Filter filter : filters) {        filter.doFilter(req);      }    } catch(RpcException e) {      // ...处理过滤结果...    }    // ...省略其他处理逻辑...  } }

上面这段代码是一个比较典型的接口的使用场景。我们通过Java中的interface关键字定义了一个Filter接口。AuthencationFilter和RateLimitFilter是接口的两个实现类，分别实现了对RPC请求鉴权和限流的过滤功能。

代码非常简洁。结合代码，我们再来看一下，接口都有哪些特性。我也总结了三点。

• 接口不能包含属性（也就是成员变量）。

• 接口只能声明方法，方法不能包含代码实现。

• 类实现接口的时候，必须实现接口中声明的所有方法。

前面我们讲了抽象类和接口的定义，以及各自的语法特性。从语法特性上对比，这两者有比较大的区别，比如抽象类中可以定义属性、方法的实现，而接口中不能定义属性，方法也不能包含代码实现等等。除了语法特性，从设计的角度，两者也有比较大的区别。

抽象类实际上就是类，只不过是一种特殊的类，这种类不能被实例化为对象，只能被子类继承。我们知道，继承关系是一种is-a的关系，那抽象类既然属于类，也表示一种is-a的关系。相对于抽象类的is-a关系来说，接口表示一种has-a关系，表示具有某些功能。对于接口，有一个更加形象的叫法，那就是协议（contract）。

抽象类和接口能解决什么编程问题？

刚刚我们学习了抽象类和接口的定义和区别，现在我们再来学习一下，抽象类和接口存在的意义，让你知其然知其所以然。

首先，我们来看一下，我们为什么需要抽象类？它能够解决什么编程问题？

刚刚我们讲到，抽象类不能实例化，只能被继承。而前面的章节中，我们还讲到，继承能解决代码复用的问题。所以，抽象类也是为代码复用而生的。多个子类可以继承抽象类中定义的属性和方法，避免在子类中，重复编写相同的代码。

不过，既然继承本身就能达到代码复用的目的，_x0008_而继承也并不要求父类一定是抽象类，那我们不使用抽象类，照样也可以实现继承和复用。从这个角度上来讲，我们貌似并不需要抽象类这种语法呀。那抽象类除了解决代码复用的问题，还有什么其他存在的意义吗？

我们还是拿之前那个打印日志的例子来讲解。我们先对上面的代码做下改造。在改造之后的代码中，Logger不再是抽象类，只是一个普通的父类，删除了Logger中log()、doLog()方法，新增了isLoggable()方法。FileLogger和MessageQueueLogger还是继承Logger父类，以达到代码复用的目的。具体的代码如下：

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