在 C# 中,接口和抽象类都用于实现"抽象"和"多态",但它们的设计初衷和应用场景有着本质的区别。理解这两者的差异,是写出高内聚、低耦合代码的关键。
1. 定义与设计初衷
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抽象类 (Abstract Class):
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本质:定义"它是什么"(is-a 关系)。
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职责:为一组相关的子类提供通用的、默认的实现,并作为它们的唯一基类。
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接口 (Interface):
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本质:定义"它能做什么"(can-do 关系)。
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职责:定义一组行为契约,任何实现该接口的类型都必须遵守这些规则。
2. 核心技术对比
| 特性 | 抽象类 (Abstract Class) | 接口 (Interface) |
|---|---|---|
| 继承限制 | 单继承(只能继承一个类) | 多实现(可以实现多个接口) |
| 成员类型 | 可包含字段、常量、属性、方法、构造器等 | 传统上只包含方法、属性、索引器、事件定义 |
| 实现细节 | 可以提供默认的实现(虚方法或普通方法) | 传统接口不包含实现(注:现代 C# 支持默认接口方法) |
| 构造函数 | 可以有构造器,供子类调用初始化基类状态 | 不允许有构造器 |
| 字段支持 | 支持实例字段和静态字段 | 不支持实例字段 |
| 访问修饰符 | 支持所有修饰符(public, private 等) | 成员默认为 public |
3. 选型场景:何时使用哪一个?
适合使用抽象类的场景
- 共享代码逻辑:当你希望在多个密切相关的类之间共享代码实现时。
- 控制生命周期:需要利用构造器来初始化基类状态,或者利用终结器进行资源清理。
- 版本控制:如果你需要在基类中添加新方法,通过提供默认实现,可以避免破坏现有的子类。
适合使用接口的场景
- 跨类族功能 :当不相关的类需要具有相同的行为时(例如,
FileStream和User都可以是IDisposable)。 - 解耦设计:为了支持依赖注入(DI)和单元测试,通过接口定义服务契约,使代码不依赖于具体实现。
- 多重行为组合:一个类需要具备多种能力,由于 C# 不支持类多继承,接口是唯一的选择。
4. 关键技术细节:执行顺序与多态
- 构造顺序:在使用抽象类时,记住基类构造器总是在子类构造器之前执行。
- 方法重写 :抽象类中的
abstract成员必须在非抽象子类中重写,而接口的所有成员都必须由实现类提供实现。 - 向下转换 :在使用接口引用时,同样可以使用
as或is运算符进行向下转换为具体类。
5. 建议
- 优先考虑接口:如果只需要定义行为契约,优先使用接口,因为它更灵活且不会占用唯一的继承位。
- 结合使用:常见的模式是定义一个接口,然后提供一个实现该接口的抽象基类(Base Class),为子类提供便利的默认实现。
- 谨慎使用
new隐藏 :无论是接口还是类继承,尽量通过override实现多态,避免使用new修饰符产生二义性。