何时应该在C#中使用默认接口方法？

Question

在C# 8及以后的版本中，我们拥有默认接口方法，因此：

这难道不破坏了接口的原则吗？

何时应该使用默认接口方法而不是基类（抽象类）？

- Hassan Monjezi

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默认接口方法背后的理念是可扩展性。假设您已经有了一个代码库。现在，一个新的功能请求需要您的其中一个接口包含一个新方法。如果没有默认接口方法，您将会遇到很大的麻烦。现在，您可以添加新方法，在需要的地方实现它，并且仍然可以让预先存在的代码正常工作而不需要进行更改。 - Fildor

这个问题很难，甚至在 Stack Overflow 上回答也是不可能的，因为它将基于观点。你问是否是一个“好”主意，你问是否有做其他事情的“更好”的主意。如果你先检查一下 SO 上的问题和答案是否已经涵盖了你的问题，如果没有，重写问题以减少基于观点的内容，那会更好。 - Lasse V. Karlsen

这个问题已经被问过了（针对Java而不是C#，但原则上基本相同）在软件工程上，并且有一些相对详细的答案（像这样的理论/设计问题通常更适合SE）。还有许多文章回答了这个问题，例如Red Hat的博客，类似于@Fildor的评论，指出它们“提供了一种扩展接口的方式……而不会破坏之前的实现者”。 - Salem

如果您查看“correct”标签的描述，您会找到解释和示例。不，它不会破坏接口，也不类似于基类。DIM用于版本控制、特征和与已经使用默认方法的平台（如Android SDK）的互操作性。 - Panagiotis Kanavos

Answer 1

为什么我们需要接口？

从理论上讲，接口实现和类继承都解决了同样的问题：它们允许您在类型之间定义子类型关系。

那么为什么在C#中我们需要同时拥有它们？为什么我们需要接口？难道我们不能像在C++中一样将接口定义为抽象类吗？

原因是菱形继承问题：_{(图片来源)}

如果B和C都以不同的方式实现A.DoSomething()，那么D应该继承哪个实现呢？这是一个难题，Java和C#的设计者决定通过仅允许多重继承特殊基类型（它们不包括任何实现）来避免这个问题。他们决定将这些特殊的基类型称为接口。

因此，并没有“接口原则”。接口只是解决特定问题的“工具”。

那么为什么我们需要默认实现呢？

向后兼容性。您编写了一个被全球数千开发人员使用的非常成功的库。您的库包含一些接口I，现在您决定需要额外的方法M。问题在于：

您无法将另一个方法M添加到I中，因为那会破坏实现I的现有类（因为它们不实现M），并且

您无法将I更改为抽象基类，因为这也会破坏实现I的现有类，并且您将失去进行多重继承的能力。

那么默认实现如何避免钻石问题呢？

通过不继承这些默认方法（示例源自this article中的例子，请参阅完整文章以获取一些有趣的边角案例）。

interface I1
{
    void M() { Console.WriteLine("I1.M"); } // default method
}

interface I2
{
    void M() { Console.WriteLine("I2.M"); } // default method
}

class C : I1, I2 { }

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // c, i1 and i2 reference the same object
        C c = new C();
        I1 i1 = c;
        I2 i2 = c;

        i1.M(); // prints "I1.M"
        i2.M(); // prints "I2.M"
        c.M();  // compile error: class 'C' does not contain a member 'M'
    }
}

- Heinzi

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我读过的最清晰简单的解释之一。 - BenKoshy

@Heinzi 从菱形问题开始讲起，使得答案更有趣，感谢你花时间写这么全面的答案。 - Hassan Monjezi

Answer 2

如文档中所解释的那样，其主要应用有两种：

扩展现有API

虚拟扩展方法使API作者能够在未来版本中向接口添加方法，而不会破坏对该接口的现有实现的源或二进制兼容性。

因此，它旨在扩展API（一组接口）而无需更新所有现有实现(因为它们需要实现新添加的函数)。

特征模式

特征模式允许使用多组预实现方法扩展类。这在抽象类中是不可能的：给定的类只能继承自一个父类，但可以从多个接口中继承。

请注意，除了这些特定应用之外，此功能不应用于替代抽象类，因为其中存在钻石继承问题。

- janw

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DIM（默认接口方法）与普通接口一样，并不会存在钻石继承问题。对于普通接口，显式接口实现可以避免这个问题。DIMs的调用方式与显式接口实现相同。 - Panagiotis Kanavos