C# 中抽象类与接口的选择
在设计应用程序时，了解何时使用抽象类和何时使用接口是至关重要的。尽管抽象类和接口在某些方面看起来相似，但它们之间存在关键差异，这些差异将决定哪种选择最适合您要实现的目标。
抽象类与接口的基本区别
抽象类
抽象类是一种特殊类型的类，不能被实例化。抽象类旨在被子类继承，这些子类可以实现或重写其方法。换句话说，抽象类可以是部分实现的，也可以完全不实现。抽象类可以包含具体方法和抽象方法，并且可以有构造函数。
public abstract class Animal
{
public abstract void MakeSound();
public void Sleep()
{
Console.WriteLine("Sleeping...");
}
}
public class Dog : Animal
{
public override void MakeSound()
{
Console.WriteLine("Bark");
}
}
接口
接口基本上是一个契约，它不包含任何实现。接口只能包含方法声明，不能包含方法定义，也不能包含成员数据。实现接口的类必须实现接口中的所有成员。
public interface IAnimal
{
void MakeSound();
}
public class Dog : IAnimal
{
public void MakeSound()
{
Console.WriteLine("Bark");
}
}
抽象类与接口的相似之处
- 行为定义而非实现：C# 提供了接口和抽象类来定义行为而不实现。可以利用接口或抽象类来定义一个契约，必须由扩展或实现该接口或抽象类的类型遵循。
- 不可实例化：抽象类和接口都不能被实例化，必须由其他类型实现或扩展。
- 支持多态性：可以使用接口和抽象类实现多态性。
- 访问修饰符：接口和抽象类中的方法都可以包含访问修饰符。
抽象类与接口的关键区别
- 默认实现：抽象类可以有默认实现的方法，而接口直到 C# 8.0 才支持其成员的默认实现。
- 成员类型：抽象类可以有字段、构造函数、析构函数和静态成员，而接口不能有这些成员。
- 状态信息：抽象类可以有状态信息（即字段），而接口不能有实例字段。
- 继承：一个类只能继承一个抽象类，但可以实现多个接口。
何时使用抽象类
状态管理
如果需要管理状态信息，可以使用抽象类。抽象类可以包含字段，子类可以访问这些字段。
public abstract class Animal
{
protected string name;
public Animal(string name)
{
this.name = name;
}
public abstract void MakeSound();
}
public class Dog : Animal
{
public Dog(string name) : base(name) { }
public override void MakeSound()
{
Console.WriteLine($"{name} says: Bark");
}
}
访问修饰符
抽象类可以使用访问修饰符来提供对其成员的细粒度控制。
public abstract class Animal
{
protected string name;
public Animal(string name)
{
this.name = name;
}
public abstract void MakeSound();
protected void Sleep()
{
Console.WriteLine("Sleeping...");
}
}
public class Dog : Animal
{
public Dog(string name) : base(name) { }
public override void MakeSound()
{
Console.WriteLine($"{name} says: Bark");
}
}
构造函数和析构函数
抽象类可以有构造函数和析构函数，允许初始化其成员并编写清理逻辑的代码。
public abstract class Animal
{
protected string name;
public Animal(string name)
{
this.name = name;
}
public abstract void MakeSound();
~Animal()
{
Console.WriteLine($"{name} is being destroyed");
}
}
public class Dog : Animal
{
public Dog(string name) : base(name) { }
public override void MakeSound()
{
Console.WriteLine($"{name} says: Bark");
}
}
何时使用接口
多重实现
当需要在应用程序中建立契约而不强制直接继承时，接口是首选。一个类可以实现多个接口，从而允许它同时符合多个契约。
public interface IAnimal
{
void MakeSound();
}
public interface IPet
{
void Play();
}
public class Dog : IAnimal, IPet
{
public void MakeSound()
{
Console.WriteLine("Bark");
}
public void Play()
{
Console.WriteLine("Playing...");
}
}
模块化
接口促进了一种设计，在这种设计中，定义了一个契约，任何实现该契约的类都必须遵循，从而促进了模块化、可扩展和灵活的架构。
public interface IRepository
{
void Add(T item);
T Get(int id);
}
public class Repository : IRepository
{
public void Add(T item)
{
// Implementation
}
public T Get(int id)
{
// Implementation
return default(T);
}
}
模拟
在编写单元测试时，可以使用接口创建模拟对象。因为可以在接口中定义行为而不实现，所以可以使用接口创建不依赖于具体类实现的单元测试。
public interface IAnimal
{
void MakeSound();
}
public class AnimalMock : IAnimal
{
public void MakeSound()
{
Console.WriteLine("Mock sound");
}
}
设计灵活性
可以利用接口创建具有演变设计的应用程序，通过编程接口而不是其实现，可以处理抽象而不是具体类，从而促进组件的可互换性。
public interface IAnimal
{
void MakeSound();
}
public class Dog : IAnimal
{
public void MakeSound()
{
Console.WriteLine("Bark");
}
}
public class Cat : IAnimal
{
public void MakeSound()
{
Console.WriteLine("Meow");
}
}
public class AnimalService
{
private readonly IAnimal _animal;
public AnimalService(IAnimal animal)
{
_animal = animal;
}
public void MakeAnimalSound()
{
_animal.MakeSound();
}
}
总结
抽象类和接口各有优缺点，选择哪一个取决于具体的需求。如果需要定义状态信息并指定字段的初始化方式，应该使用抽象类。如果需要定义一个行为契约而不强制继承关系，应该使用接口。通过理解它们的区别和应用场景，可以设计出松耦合和可扩展的应用程序。