【设计模式】抽象类与接口

一、抽象类


// 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); }@Overridepublic 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;}@Overrideprotected void doLog(Level level, String mesage) {// 格式化level和message,输出到消息中间件msgQueueClient.send(...);}
}

抽象类不能被实例化，只能被继承。不能同过new方法去实例化一个抽象类
抽象类可以包括属性和方法。方法可以包括实现，即普通方法；方法也可以不包括实现，即抽象方法。
子类继承抽象类，必须实现抽象类中的抽象方法。若没有实现，运行将会报错

二、接口类


// 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 {@Overridepublic 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 {@Overridepublic 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 : fitlers) {filter.doFilter(req);}} catch(RpcException e) {// ...处理过滤结果...}// ...省略其他处理逻辑...}
}

接口不能包含属性（即不能包含成员变量）
接口类中只能声明方法，不能包含方法的实现（这点类似抽类中的抽象方法）
类实现抽象接口时，必须实现其中所有的抽象方法

抽象类与接口类的对比来讲，抽象类可以包含属性，主要是为解决代码复用的问题，和子类继承是is-a的关系。

接口类是为了解决解耦问题，调用者更多只需关注抽象接口，不需要关注实现。也是“基于接口而非实现进行编程”的体现。表示的一种has-a的关系。

在解决代码复用的问题上，如果单纯的用继承，势必要在父类中增加一些没有实现的方法，在代码阅读是增加负担，同时调用者在未能全部熟悉代码的前提下，忘记填写实现方法，在调用的时候会出错。同时可以实例化该父类也是危险的。

关于抽象类和接口类的使用：

抽象类是一种自下而上设计思路，先有代码重复，抽象出一个类，解决代码复用问题。这里重点要区别现有单纯的继承，单纯的继承父类会被实例化，防止从而调用了没有实现的方法（同时没有报错）。

接口类是一种自上而下设计思路，先设计好接口，再去实现。

3.2更新：

C++模拟接口：

class Strategy{public:~Strategy();virtual void algorithm();protected:Strategy()
}

将函数声明成虚，子类继承后，需要实现，同时C++只包含虚函数的虚基类，不能实例化，不包含任何属性。来模拟Java中interface。

JAVA普通类模拟接口：

class Strategy{protected Strategy(){}public void funA(){throw new MethodUnSupportedException();}
}

将构造函数声明成protected避免外界直接实例化，同时函数直接抛出异常，只有按照继承重写，实现接口：不含属性、不能直接实例化、函数接口直接调用抛出异常。

关于基于接口而非实现进行编程：

越抽象、越顶层、脱离具体实现的接口，在日后面对需求变化时，上游系统可以保持最少或没有变化。文中的关于图片上传到云端的例子，总结一下。首先基于阿里云上传设计了一个如下的类：


public class AliyunImageStore {//...省略属性、构造函数等...public void createBucketIfNotExisting(String bucketName) {// ...创建bucket代码逻辑...// ...失败会抛出异常..}public String generateAccessToken() {// ...根据accesskey/secrectkey等生成access token}public String uploadToAliyun(Image image, String bucketName, String accessToken) {//...上传图片到阿里云...//...返回图片存储在阿里云上的地址(url）...}public Image downloadFromAliyun(String url, String accessToken) {//...从阿里云下载图片...}
}// AliyunImageStore类的使用举例
public class ImageProcessingJob {private static final String BUCKET_NAME = "ai_images_bucket";//...省略其他无关代码...public void process() {Image image = ...; //处理图片，并封装为Image对象AliyunImageStore imageStore = new AliyunImageStore(/*省略参数*/);imageStore.createBucketIfNotExisting(BUCKET_NAME);String accessToken = imageStore.generateAccessToken();imagestore.uploadToAliyun(image, BUCKET_NAME, accessToken);}}

这里包括几个步骤：1创建bucket 2生成Token 3 上传 4下载。在图片上传变成自家私有云后，需要修改接口，这时候的Token就不需要了，同时名字上也有歧义，uptoaliyun在其他地方势必造成歧义，于是重新设计一个接口类，只保留上传和下载两个功能。


public interface ImageStore {String upload(Image image, String bucketName);Image download(String url);
}public class AliyunImageStore implements ImageStore {//...省略属性、构造函数等...public String upload(Image image, String bucketName) {createBucketIfNotExisting(bucketName);String accessToken = generateAccessToken();//...上传图片到阿里云...//...返回图片在阿里云上的地址(url)...}public Image download(String url) {String accessToken = generateAccessToken();//...从阿里云下载图片...}private void createBucketIfNotExisting(String bucketName) {// ...创建bucket...// ...失败会抛出异常..}private String generateAccessToken() {// ...根据accesskey/secrectkey等生成access token}
}// 上传下载流程改变：私有云不需要支持access token
public class PrivateImageStore implements ImageStore  {public String upload(Image image, String bucketName) {createBucketIfNotExisting(bucketName);//...上传图片到私有云...//...返回图片的url...}public Image download(String url) {//...从私有云下载图片...}private void createBucketIfNotExisting(String bucketName) {// ...创建bucket...// ...失败会抛出异常..}
}// ImageStore的使用举例
public class ImageProcessingJob {private static final String BUCKET_NAME = "ai_images_bucket";//...省略其他无关代码...public void process() {Image image = ...;//处理图片，并封装为Image对象ImageStore imageStore = new PrivateImageStore(...);imagestore.upload(image, BUCKET_NAME);}
}

这时的ImageProcessingJob在使用时候，只需要依赖upload,download两个函数就好。也就是在基于接口，而非实现进行编程。这里总结出2个规则：

一、软件的编写要有足够的抽象意识，接口意识，在日后面对需求变化，可以更好的提高代码通用性。

二、接口命名要脱离具体实现，例如例子中上传到阿里云，就不够通用。

最后还有个问题：

Image image = ...;//处理图片，并封装为Image对象
ImageStore imageStore = new PrivateImageStore(...);
imagestore.upload(image, BUCKET_NAME);

图片处理过程，不可避免的写入 new PrivateImageStroe(),避免这种写法，工厂模式+Config文件，

ImageStore imageStore = ImageStoreFactory.newInstance(SOTRE_TYPE_CONFIG);
config文件可以写类似properties的文件

最近在工作中，遇到工厂模式是在创建不同地图实例图标上。