面向?qū)ο髮W(xué)習(xí)之三：接口

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一、定義接口：

接口定義與類的聲明十分相似，只是將關(guān)鍵字class替換為interface，而且方法沒有方法體。接口名字以字母I開頭。接口聲明一般聲明為public。

接口聲明可以聲明0到多個方法，屬性，事件，和索引器。所有這些都是隱式public，并且不能是靜態(tài)的。接口可以繼承一個或多個其他接口，語法與繼承是相同的。也是“is—a”的關(guān)系，但是接口繼承僅僅是聲明一個一般化卻不去繼承實現(xiàn)。下面的例子說明了接口中聲明哪些東西：

public delegate void DBEvent ( IMyDatabase sender );
public interface IMyDatabase : ISerializable, IDisposable
{
void Insert ( object elemant );       //聲明方法
int Count {get;}              //聲明屬性
object this [ int index ]{get;set;}   //聲明索引器
event DBEvent Changed;        //聲明事件
}

二、接口繼承和成員隱藏：

看看下面的例子：

namespace 接口繼承和成員隱藏
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        new void Paint();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
                                                                  
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        public void Paint()
        {
            Console.WriteLine("ComboBox.IEditBox.Paint()");
         }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ComboBox cb = new ComboBox();
            cb.Paint();
            ((IEditBox)cb).Paint();
            ((IDropList)cb).Paint();
            ((IUIControl)cb).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

分析：

IEditBox需要聲明一個和IUIControl中的方法具有相同簽名的Paint方法，必須使用關(guān)鍵字new。

在Main方法中所有對Paint方法的調(diào)用，總是會歸結(jié)為對ComboBox.Paint()的調(diào)用。這是因為ComboBox必須實現(xiàn)的所有方法都合并到一個集合中。來自IEditBox中的和IUIControl中的兩個Paint方法的簽名，都合并到需求列表中的一個位置。最后，它們都映射到ComboBox.Paint()。其實可以通過使用顯示接口實現(xiàn)來改變這個行為（接下來回討論），ComboBox可以實現(xiàn)兩個不同版本的Paint方法，一個為了IEditBox，另一個為了IUIControl。

當IEditBox接口使用new關(guān)鍵字聲明Paint方法時，意思是隱藏IUIControl中聲明的Paint方法。當調(diào)用ComboBox.Paint()時，它會調(diào)用IEditBox.Paint方法。

三、實現(xiàn)接口：

當在C#中實現(xiàn)接口時，可以從兩種方法之中選擇一種。在默認情況下，接口實現(xiàn)稱作為隱式實現(xiàn)。方法的實現(xiàn)是類的公共契約的一部分，同時隱式地實現(xiàn)了接口。或者，可以選擇顯示地實現(xiàn)接口，這樣方法實現(xiàn)對于實現(xiàn)類是私有的，并且不能成為類的公共接口的一部分。顯示實現(xiàn)方法提供一些靈活性，特別是在實現(xiàn)兩個包含同名方法的接口的情況下。

（一）隱式實現(xiàn)接口：

當一個具體類型實現(xiàn)其所有繼承接口中的方法，并且這些方法標記為public的，這稱為隱式接口實現(xiàn)。

下面的代碼是不合法的：

Public interface IUIControl
{
Void Paint（）；
}
Public class StaticText：IUIControl
{
Void Paint（）；//！?。〔荒芫幾g?。?！
}

編譯器會警告提示StaticText類沒有實現(xiàn)其所繼承接口中的所有方法——本例指的是IUIControl。為了正常運行，需要重寫它。

Public interface IUIControl
{
Void Paint（）；
}
Public class StaticText：IUIControl
{
Public Void Paint（）；
}

分析：

當一個具體類型隱式地實現(xiàn)一個接口，那些接口方法也成為了具體類型自身公共契約的一部分。當通過對StaticText的引用或?qū)UIControl的引用調(diào)用Paint方法時，StaticText.Paint方法會調(diào)用。因此，使用者可以多態(tài)地將StaticText的實例當作IUIControl類型的實例來對待。

（一）顯示實現(xiàn)接口：

有時候，并不總是希望接口方法實現(xiàn)成為實現(xiàn)此接口的類的公共契約的一部分，比如System.IO.FileStream實現(xiàn)了接口IDisposable，但不能通過FileStream的實例來調(diào)用Dispose方法，而必須首先將指定FileStream對象的引用轉(zhuǎn)型為一個IDisposable接口，然后，才可以調(diào)用Dispose方法。使用顯式接口實現(xiàn)，可以為繼承接口中重疊的方法提供獨立的實現(xiàn)。

重新看一下ComboBox的例子，如果想在ComboBox中為IEditBox.Paint()和IUIControl.Paint()分別提供一個獨立的實現(xiàn)，可以通過顯式接口實現(xiàn)來做到這點。代碼如下：

namespace 顯式接口實現(xiàn)
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        new void Paint();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
                                                      
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        void IEditBox.Paint()
        {
            Console.WriteLine("ComboBox.IEditBox.Paint()");
        }
        void IUIControl.Paint()
        {
            Console.WriteLine("COmboBox.IUIControl.Paint()");
        }
        public void Paint()
        {
            ((IUIControl)this).Paint();
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ComboBox cb = new ComboBox();
            cb.Paint();    
            ((IEditBox)cb).Paint();
            ((IDropList)cb).Paint();
            ((IUIControl)cb).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

分析：

現(xiàn)在，ComboBox有3個Paint方法的實現(xiàn)。一個是屬于IEditBox接口的，另一個是屬于IUIControl接口的，最后一個僅僅是為了方便給ComboBox類的公共契約提供一個Paint方法。當顯式地實現(xiàn)接口方法時，不僅要在方法前面增加一個跟隨點號的接口名（如IUIControl.Paint），還要去掉訪問修飾符。通過這樣避免使它成為ComboBox的公共契約。

代碼運行結(jié)果如下：

其實，這些例子是沒有實際意義的，它的目的是展現(xiàn)顯式接口實現(xiàn)和多重接口繼承情況下成員覆蓋的復(fù)雜性。

四，在派生類中覆蓋接口實現(xiàn)：

假設(shè)現(xiàn)在創(chuàng)建一個新類：FancyComboBox，讓它重新實現(xiàn)IUIControl接口。

namespace 在派生類中覆蓋接口實現(xiàn)
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
        void Show();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        void SelectText();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
        void ShowList();
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        public void Paint()
        {
            Console.WriteLine("COmboBox.Paint()");
        }
        public void Show() { }
        public void SelectText() { }
        public void ShowList() { }
    }
    public class FancyComboBox : ComboBox
    {
        public new void Paint()
        {
            Console.WriteLine("FancyCOmboBox.Paint()");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            FancyComboBox fa = new FancyComboBox();
            fa.Paint();
            ((IUIControl)fa).Paint();
            ((IEditBox)fa).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

代碼運行結(jié)果：

分析：

在這個例子中，F(xiàn)ancyComboBox將IUIControl納入為其繼承列表中，說明FancyComboBox重新實現(xiàn)IUIControl接口。如果IUIControl繼承自另一個接口，F(xiàn)ancyComboBox也必須同時重新實現(xiàn)那個接口的方法。而且，必須為FancyComboBox.Paint()

方法使用new關(guān)鍵字，因為它覆蓋了ComBox.Paint()。

當隱式實現(xiàn)一個接口契約中的方法時，它們必須具有公共的訪問權(quán)限。實際上，使用虛方法重寫代碼會使前面的問題更容易解決，如下：

namespace 在派生類中覆蓋接口實現(xiàn)
{
    public interface IUIControl
    {
        void Paint();
        void Show();
    }
    public interface IEditBox : IUIControl
    {
        void SelectText();
    }
    public interface IDropList : IUIControl
    {
        void ShowList();
    }
    public class ComboBox : IEditBox, IDropList
    {
        public virtual void Paint()
        {
            Console.WriteLine("ComboBox.Paint()");
        }
        public void Show() { }
        public void SelectText() { }
        public void ShowList() { }
    }
    public class FancyComboBox : ComboBox
    {
        public override void Paint()
        {
            Console.WriteLine("FancyCOmboBox.Paint()");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            FancyComboBox fa = new FancyComboBox();
            fa.Paint();
            ((IUIControl)fa).Paint();
            ((IEditBox)fa).Paint();
            Console.Read();
        }
    }
}

五、接口和類之間的選擇

接下來先說說抽象類和接口的區(qū)別。

區(qū)別一，兩者表達的概念不一樣。抽象類是一類事物的高度聚合，那么對于繼承抽象類的子類來說，對于抽象類來說，屬于“是”的關(guān)系；而接口是定義行為規(guī)范，因此對于實現(xiàn)接口的子類來說，相對于接口來說，是“行為需要按照接口來完成”。例如，狗是對于所有狗類動物的統(tǒng)稱，京哈是狗，牧羊犬是狗，那么狗的一般特性，都會在京哈，牧羊犬中找到，那么狗相對于京哈和牧羊犬來說，就屬于這類事物的抽象類型；而對于“叫”這個動作來說，狗可以叫，鳥也可以叫。很明顯，前者相當于所說的是抽象類，而后者指的就是接口。

區(qū)別二，抽象類在定義類型方法的時候，可以給出方法的實現(xiàn)部分，也可以不給出；而對于接口來說，其中所定義的方法都不能給出實現(xiàn)部分。

例如：

public abstract class AbsTest
   {
       public virtual void Test()
       {
           Debug.WriteLine( "Test" );
       }
       public abstract void NewTest();
   }
   public interface ITest
   {
       void Test();
       void NewTest();
   }

區(qū)別三，繼承類對于兩者所涉及方法的實現(xiàn)是不同的。繼承類對于抽象類所定義的抽象方法，可以不用重寫，也就是說，可以延用抽象類的方法；而對于接口類所定義的方法或者屬性來說，在繼承類中必須要給出相應(yīng)的方法和屬性實現(xiàn)。

區(qū)別四，在抽象類中，新增一個方法的話，繼承類中可以不用作任何處理；而對于接口來說，則需要修改繼承類，提供新定義的方法。

知道了兩者的區(qū)別，再來說說，接口相對于抽象類的優(yōu)勢。

好處一，接口不光可以作用于引用類型，也可以作用于值類型。而抽象類來說，只能作用于引用類型。

好處二，.Net的類型繼承只能是單繼承的，也就是說一個類型只能繼承一個類型，而可以繼承多個接口。其實，我對于這一點也比較贊同，多繼承會使繼承樹變的混亂。

好處三，由于接口只是定義屬性和方法，而與真正實現(xiàn)的類型沒有太大的關(guān)系，因此接口可以被多個類型重用。相對于此，抽象類與繼承類的關(guān)系更緊密些。

好處四，通過接口，可以減少類型暴露的屬性和方法，從而便于保護類型對象。當一個實現(xiàn)接口的類型，可能包含其他方法或者屬性，但是方法返回的時候，可以返回接口對象，這樣調(diào)用端，只能通過接口提供的方法或者屬性，訪問對象的相關(guān)元素，這樣可以有效保護對象的其他元素。

好處五，減少值類型的拆箱操作。對于Struct定義的值類型數(shù)據(jù)，當存放集合當中，每當取出來，都需要進行拆箱操作，這時采用Struct+Interface結(jié)合的方法，從而降低拆箱操作。

相對于抽象類來說，接口有這么多好處，但是接口有一個致命的弱點，就是接口所定義的方法和屬性只能相對于繼承它的類型（除非在繼承類中修改借口定義的函數(shù)標示），那么對于多層繼承關(guān)系的時候，光用接口就很難實現(xiàn)。因為如果讓每個類型都去繼承接口而進行實現(xiàn)的話，首先不說編寫代碼比較繁瑣，有時候執(zhí)行的結(jié)果還是錯誤，尤其當子類型對象隱式轉(zhuǎn)換成基類對象進行訪問的時候。

那么這時候，需要用接口結(jié)合虛方法來實現(xiàn)。

其實在繼承中，到底使用接口還是抽象類。接口是固定的，約定俗成的，因此在繼承類中必須提供接口相應(yīng)的方法和屬性的實現(xiàn)。而對于抽象類來說，抽象類的定義方法的實現(xiàn)，貫穿整個繼承樹，因此其中方法的實現(xiàn)或者重寫都是不確定的。因此相對而言，抽象類比接口更靈活一些。

如下給出兩者的簡單對比表格。

	接口	抽象類
多繼承	支持	不支持
類型限制	沒有	有，只能是引用類型
方法實現(xiàn)	繼承類型中必須給出方法實現(xiàn)	繼承類中可以不給出
擴展性	比較麻煩	相對比較靈活
多層繼承	比較麻煩，需要借助虛函數(shù)	比較靈活

有時，到底使用接口還是使用類實在難以決定，我們使用如下幾點規(guī)則:

1、如果要創(chuàng)建一個“is-a”關(guān)系的模型，使用類；

2、如果要創(chuàng)建一個實現(xiàn)的關(guān)系，使用接口；

3、考慮將接口和抽象類的聲明集中在一個獨立的程序集中；

4、如果可能，優(yōu)先使用類而不是接口：這有助于增加擴展性。

總的來說，接口和抽象類是.Net為了更好的實現(xiàn)類型之間繼承關(guān)系而提供的語言手段，而且兩者有些相輔相成的關(guān)系。因此我并不強調(diào)用什么而不用什么，那么問題的關(guān)鍵在于，如何把這兩種手段合理的應(yīng)用到程序當中，這才是至關(guān)重要。

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