ArkTS 语言基础 第九节：接口与抽象

用户498888174372025-10-29 14:35

炼气九重天

第九节：接口与抽象

【教学目标】
  1. 理解接口（interface）的核心作用：定义"数据结构契约"与"行为规范"
  2. 掌握接口的定义语法，能通过接口约束对象、函数的结构
  3. 理解抽象类与抽象方法的概念，掌握 abstract 关键字的使用规则
  4. 熟练区分接口与抽象类的差异，能在不同场景下正确选择使用
【本节重点】
  • 接口的定义与使用：如何通过接口描述"属性类型"和"方法签名"
  • 接口的核心特性：可选属性、只读属性、接口继承
  • 抽象类与抽象方法：abstract 关键字的作用，抽象类的实例化限制
  • 接口 vs 抽象类：两者的本质差异与典型应用场景

一、接口：定义"契约"的工具

接口（interface）本身不包含具体实现，仅用来定义"结构规范"，就像一份"契约"，要求遵循它的对象或类必须符合约定的结构（属性、方法的类型和名称）。

比如，定义一个"可移动"的接口 Movable，约定所有"可移动的事物"必须有 speed 属性和 move() 方法，至于具体是"汽车移动"还是"人移动"，接口不关心，只要求符合规范。

1.1 接口的定义语法

用 interface 关键字定义接口，内部可包含属性声明 和方法签名（仅定义方法名、参数类型、返回值类型，无方法体）。

typescript 复制代码 
// 定义"用户"接口：约定用户对象的结构
interface User {
  // 必选属性：必须有该属性，且类型为string
  id: string;
  name: string;
  // 可选属性：用"?"表示，可存在可不存在
  age?: number;
  // 只读属性：用"readonly"表示，初始化后不能修改
  readonly registerTime: string;

  // 方法签名：仅定义方法结构，无实现
  sayHi(): void;
  // 带参数的方法签名
  changeName(newName: string): string;
}
1.2 接口的使用场景

接口主要用于"类型约束"，常见场景有两种：约束对象结构、约束函数结构，还可用于约束类的实现。

场景1：约束对象结构

当创建对象时，用接口指定对象的"模板"，确保对象的属性、方法符合约定。

typescript 复制代码 
// 定义接口
interface User {
  id: string;
  name: string;
  age?: number;
  sayHi(): void;
}

// 创建对象时，遵循User接口约束
let user1: User = {
  id: "001",
  name: "张三",
  // age是可选属性，可省略
  sayHi(): void {
    console.log(`大家好，我是${this.name}`);
  }
};

// 错误示例：缺少必选属性id，不符合User接口约束
let user2: User = {
  name: "李四", // 报错：Property 'id' is missing
  sayHi(): void {}
};
场景2：约束函数结构

接口也可描述函数的"输入（参数）"和"输出（返回值）"类型，作为函数的"类型模板"。

typescript 复制代码 
// 定义"加法函数"接口：接收两个number参数，返回number
interface AddFunc {
  (a: number, b: number): number;
}

// 定义函数时，遵循AddFunc接口约束
let add: AddFunc = (x, y) => {
  return x + y;
};

console.log(add(1, 2).toString()); // 3

// 错误示例：参数类型不符合接口约束
let wrongAdd: AddFunc = (x: string, y: number) => { // 报错：x的类型应为number
  return x + y;
};
场景3：约束类的实现（implements）

类通过 implements 关键字遵循接口，必须实现接口中定义的所有方法和属性（接口中的属性默认为 public）。

typescript 复制代码 
// 定义"可播放"接口
interface Playable {
  play(): void;
  pause(): void;
  duration: number; // 必选属性
}

// 类实现接口：必须实现所有方法和属性
class Audio implements Playable {
  duration: number; // 实现接口的属性

  constructor(duration: number) {
    this.duration = duration;
  }

  // 实现接口的方法
  play(): void {
    console.log("音频播放中");
  }

  pause(): void {
    console.log("音频已暂停");
  }
}
1.3 接口的核心特性
（1）可选属性与只读属性
  • 可选属性 ：用 ? 标记，对象中可包含也可省略该属性，适用于"非必需但可能存在"的场景（如用户的"年龄""地址"）。
  • 只读属性 ：用 readonly 标记，对象初始化后该属性不能被修改，适用于"创建后不可变"的数据（如用户的"注册时间""ID"）。
typescript 复制代码 
interface Book {
  readonly isbn: string; // 只读属性：初始化后不能改
  title: string;
  author: string;
  publisher?: string; // 可选属性：可省略
}

let book1: Book = {
  isbn: "9787111641247",
  title: "JavaScript高级程序设计",
  author: "尼古拉斯·泽卡斯"
};

book1.title = "JS高级程序设计"; // 正常：非只读属性可修改
book1.isbn = "123456"; // 报错：只读属性不能修改
（2）接口继承

接口可通过 extends 继承另一个或多个接口，实现"规范的复用与扩展"，避免重复定义。

typescript 复制代码 
// 基础接口：定义"可移动"的规范
interface Movable {
  speed: number;
  move(): void;
}

// 继承Movable，扩展"可停止"的规范
interface Stoppable extends Movable {
  stop(): void; // 新增方法签名
}

// 遵循Stoppable接口：需包含Movable的属性+方法，以及Stoppable的方法
let car: Stoppable = {
  speed: 60,
  move(): void {
    console.log(`以${this.speed}km/h行驶`);
  },
  stop(): void {
    console.log("停车");
  }
};
（3）接口合并

同名接口会自动合并，所有成员会被合并为一个接口（注意避免成员冲突）。

typescript 复制代码 
// 定义第一个接口
interface Box {
  width: number;
  height: number;
}

// 定义同名接口（自动合并）
interface Box {
  depth: number; // 新增属性
}

// 合并后：Box包含width、height、depth
let box: Box = {
  width: 10,
  height: 20,
  depth: 15
};

二、抽象类："半实现半规范"的模板

抽象类（用 abstract 修饰）是包含"抽象方法"的类，它既可以有"具体实现的属性和方法"，也可以有"仅定义签名、无实现的抽象方法"。

抽象类的核心作用是作为"父类模板"，要求子类必须实现抽象方法，同时提供可复用的具体逻辑。

2.1 抽象类与抽象方法的定义
  • 用 abstract 修饰类，该类即为抽象类。
  • 用 abstract 修饰类中的方法，该方法即为抽象方法（仅签名，无方法体）。
typescript 复制代码 
// 抽象类：动物（不能直接实例化）
abstract class Animal {
  // 具体属性：所有动物共有的属性
  name: string;

  // 具体方法：所有动物共有的行为（有实现）
  eat(): void {
    console.log(`${this.name}在吃东西`);
  }

  // 抽象方法：仅定义签名，无实现，要求子类必须重写
  abstract shout(): void;

  // 构造函数：初始化具体属性
  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }
}
2.2 抽象类的使用规则
  1. 抽象类不能直接实例化：抽象类是"模板"，不是"具体类型"，必须通过子类继承并实现抽象方法后，才能创建子类实例。
  2. 子类必须实现所有抽象方法：如果子类不实现父类的抽象方法，子类也必须定义为抽象类。
typescript 复制代码 
// 子类：Dog（非抽象类，必须实现shout方法）
class Dog extends Animal {
  // 实现父类的抽象方法
  shout(): void {
    console.log(`${this.name}汪汪叫`);
  }
}

// 子类：Cat（非抽象类，必须实现shout方法）
class Cat extends Animal {
  // 实现父类的抽象方法
  shout(): void {
    console.log(`${this.name}喵喵叫`);
  }
}

// 正确：创建子类实例
let dog = new Dog("小狗");
dog.eat(); // 输出：小狗在吃东西
dog.shout(); // 输出：小狗汪汪叫

// 错误：抽象类不能直接实例化
let animal = new Animal("动物"); // 报错：Cannot create an instance of an abstract class
2.3 抽象类与接口的结合使用

抽象类可实现接口，将接口的规范与抽象类的复用能力结合（抽象类实现接口时，可不必实现接口的方法，而由子类实现）。

typescript 复制代码 
// 定义"可游泳"接口
interface Swimmable {
  swim(): void;
}

// 抽象类实现接口（无需实现接口方法）
abstract class AquaticAnimal extends Animal implements Swimmable {
  // 抽象类可暂不实现接口方法，由子类实现
  abstract swim(): void;
}

// 子类：Fish（实现所有抽象方法）
class Fish extends AquaticAnimal {
  shout(): void {
    console.log(`${this.name}吐泡泡`);
  }

  swim(): void {
    console.log(`${this.name}在水里游`);
  }
}

三、接口 vs 抽象类：核心差异与场景选择

接口和抽象类都能定义"规范"，但本质和用途完全不同，需根据场景选择。

对比维度 接口（interface） 抽象类（abstract class）
本质 仅定义"契约"，无任何实现 半实现半契约：有具体属性/方法，也有抽象方法
实例化 不能实例化，只能被"实现"或"约束" 不能实例化，只能被"继承"
继承/实现 一个类可实现多个接口（implements A, B） 一个类只能继承一个抽象类（extends）
访问修饰符 所有成员默认公开（无 private/protected） 可使用 public/private/protected
核心用途 约束对象/函数结构、定义跨类的通用规范 作为父类模板，复用具体逻辑+约束子类行为
场景选择建议
  • 当需要跨类的通用规范 （如多个不相关的类需遵循同一套方法签名），用接口 。
    例：Movable 接口可被 Car、Person、Bike 等不相关的类实现。
  • 当需要复用具体逻辑+约束子类 （如多个相关的类共享部分属性/方法），用抽象类 。
    例：Animal 抽象类的 eat() 方法可被 Dog、Cat 等相关子类复用，同时约束它们必须实现 shout()。

【课堂小结】

  1. 接口是"契约"，仅定义结构规范（属性类型、方法签名），无实现，可约束对象、函数、类的结构。
  2. 接口支持可选属性（?）、只读属性（readonly），可通过 extends 继承其他接口，同名接口会自动合并。
  3. 抽象类是"半实现模板"，包含具体属性/方法和抽象方法（abstract），不能直接实例化，子类必须实现所有抽象方法。
  4. 一个类可实现多个接口，但只能继承一个抽象类；抽象类可实现接口并将接口方法的实现延迟到子类。
  5. 接口适用于跨类规范，抽象类适用于相关类的逻辑复用与约束。

【课后练习】

  1. 操作题：定义一个 Shape 接口，包含 width（宽度）、height（高度）属性，以及 calculateArea() 方法（返回面积，类型为 number）。创建 Rectangle（矩形）和 Triangle（三角形）类，实现 Shape 接口，分别计算面积（矩形：宽×高，三角形：宽×高÷2）。

  2. 操作题：定义一个 Flyable 抽象类，包含 altitude（高度）属性、fly() 抽象方法、land() 具体方法（输出"降落"）。创建 Bird 和 Plane 类继承 Flyable，实现 fly() 方法（分别输出"鸟在飞翔"和"飞机在飞行"）。

  3. 分析题：以下代码是否正确？为什么？

    typescript 复制代码 
    interface Runable {
  speed: number;
  run(): void;
}
class Student implements Runable {
  speed: number = 5;
  run(): string {  // 错误：返回值类型与接口不一致（接口要求void）
    return `以${this.speed}m/s跑步`;
  }
}

  4. 思考题：如果需要让一个类同时遵循"可移动"和"可发声"两个规范，应该用接口还是抽象类？如何实现？

【下节预告】

第十节将学习泛型（generic），这是ArkTS实现"代码复用与类型安全"的关键机制。我们将掌握：

  • 泛型的定义语法：如何通过 <T> 定义通用类型参数
  • 泛型的核心用途：创建可复用的"类型无关"组件（如通用数组、通用函数）
  • 泛型约束：如何通过接口限制泛型的类型范围
  • 泛型的高级应用：泛型类、泛型接口的使用场景

通过泛型，我们能写出"一份代码适配多种类型"的灵活程序，同时保持类型检查的严格性，避免类型转换错误。

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