面向對象學習之三：接口

面向對象學習之三：接口

一、定義接口：

接口定義與類的聲明十分相似，只是將關鍵字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”的關系，但是接口繼承僅僅是聲明一個一般化卻不去繼承實現。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，必須使用關鍵字new。

在Main方法中所有對Paint方法的調用，總是會歸結為對ComboBox.Paint()的調用。這是因為ComboBox必須實現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來改變這個行為（接下來回討論），ComboBox可以實現兩個不同版本的Paint方法，一個為了IEditBox，另一個為了IUIControl。

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

三、實現接口：

當在C#中實現接口時，可以從兩種方法之中選擇一種。在默認情況下，接口實現稱作為隱式實現。方法的實現是類的公共契約的一部分，同時隱式地實現了接口。或者，可以選擇顯示地實現接口，這樣方法實現對于實現類是私有的，并且不能成為類的公共接口的一部分。顯示實現方法提供一些靈活性，特別是在實現兩個包含同名方法的接口的情況下。

（一）隱式實現接口：

當一個具體類型實現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。

下面的代碼是不合法的：

Public interface IUIControl
{
Void Paint（）；
}
Public class StaticText：IUIControl
{
Void Paint（）；//！！！不能編譯！！！
}

編譯器會警告提示StaticText類沒有實現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的引用或對IUIControl的引用調用Paint方法時，StaticText.Paint方法會調用。因此，使用者可以多態地將StaticText的實例當作IUIControl類型的實例來對待。

（一）顯示實現接口：

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

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，可以通過顯式接口實現來做到這點。代碼如下：

namespace 顯式接口實現
{
    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：

現在，ComboBox有3個Paint方法的實現。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。

代碼運行結果如下：

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

四，在派生類中覆蓋接口實現：

假設現在創建一個新類：FancyComboBox，讓它重新實現IUIControl接口。

namespace 在派生類中覆蓋接口實現
{
    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();
        }
    }
}

代碼運行結果：

分析：

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

方法使用new關鍵字，因為它覆蓋了ComBox.Paint()。

當隱式實現一個接口契約中的方法時，它們必須具有公共的訪問權限。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
{
    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別。

區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”的關系；而接口是定義行為規范，因此對于實現接口的子類來說，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。

區別二，抽象類在定義類型方法的時候，可以給出方法的實現部分，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();
   }

區別三，繼承類對于兩者所涉及方法的實現是不同的。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的方法和屬性實現。

區別四，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。

知道了兩者的區別，再來說說，接口相對于抽象類的優勢。

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，而與真正實現的類型沒有太大的關系，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，這樣調用端，只能通過接口提供的方法或者屬性，訪問對象的相關元素，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定義的值類型數據，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標示），那么對于多層繼承關系的時候，光用接口就很難實現。因為如果讓每個類型都去繼承接口而進行實現的話，首先不說編寫代碼比較繁瑣，有時候執行的結果還是錯誤，尤其當子類型對象隱式轉換成基類對象進行訪問的時候。

那么這時候，需要用接口結合虛方法來實現。

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的方法和屬性的實現。而對于抽象類來說，抽象類的定義方法的實現，貫穿整個繼承樹，因此其中方法的實現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。

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則:

1、如果要創建一個“is-a”關系的模型，使用類；

2、如果要創建一個實現的關系，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為了更好的實現類型之間繼承關系而提供的語言手段，而且兩者有些相輔相成的關系。因此我并不強調用什么而不用什么，那么問題的關鍵在于，如何把這兩種手段合理的應用到程序當中，這才是至關重要。