C#中在基类/抽象类中实现部分接口的最佳方式

Question

.Net不允许在基类中部分实现接口。为了缓解这个问题，我提出了三种备选方案。请帮我决定哪个更具通用性，以便于重构、编译/运行时错误和可读性。

• 当然，您可以始终将对象强制转换为IFoo，并调用任何方法，而没有任何编译器警告。但这是不合逻辑的，您通常不会这样做。这个构造不会作为重构的结果出现。
• 我希望最大限度地分离。直接类契约(公共方法和属性)应该与接口实现分开。我经常使用接口来分隔对象交互。

我的比较：

1. BaseClass1/MyClass1:
   • 缺点: 必须为每个未实现的IFoo方法在BaseClass1中创建虚拟抽象方法。
   • 缺点: 额外的方法包装 - 运行时稍微有些影响生产率。
2. BaseClass2/MyClass2:
   • 缺点: 如果MyClass2中没有实现Method2，则没有编译器警告，而是运行时异常。重构覆盖单元测试差的情况下可能会导致潜在的代码不稳定。
   • 缺点: 必须添加陈旧的构造来防止从子类中直接调用方法。
   • 缺点: Method2是BaseClass1的公共方法，因此现在它是类契约的一部分。必须使用"Obsolete"构造来防止直接调用，而不是通过IFoo调用。
3. BaseClass3/MyClass3:
   • 优点: (与#2相比)更易读。您可以看到MyClass2.Method2是IFoo实现，而不仅仅是某个覆盖的方法。

public interface IFoo
{
    void Method1();
    void Method2();
}

public abstract class BaseClass1 : IFoo
{
    void IFoo.Method1()
    { 
        //some implementation
    }

    void IFoo.Method2()
    {
        IFooMethod2();
    }

    protected abstract void IFooMethod2();
}

public class MyClass1 : BaseClass1
{
    [Obsolete("Prohibited direct call from child classes. only inteface implementation")]
    protected override void IFooMethod2()
    {
        //some implementation
    }
}

public abstract class BaseClass2 : IFoo
{
    void IFoo.Method1()
    {
        //some implementation
    }

    [Obsolete("Prohibited direct call from child classes. only inteface implementation")]
    public virtual void Method2()
    {
        throw new NotSupportedException();
    }
}

public abstract class MyClass2 : BaseClass2
{
    public override void Method2()
    {
        //some implementation
    }
}

public abstract class BaseClass3 : IFoo
{
    void IFoo.Method1()
    {
        //some implementation
    }

    void IFoo.Method2()
    {
        throw new NotSupportedException();
    }
}

public abstract class MyClass3 : BaseClass3, IFoo
{
    void IFoo.Method2()
    {
        //some implementation
    }
}

- user1194528

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你试图实现的模式非常尴尬。你说：“.NET不允许在基类中部分实现接口。” 那是有原因的。客户端代码期望实现接口的东西，可能会……实现接口。抛出异常来处理不支持的方法是一种非常糟糕的代码味道…… - Yuck

同意Yuck的看法。如果你有一个类型为IFoo的变量，你真的期望所有IFoo接口的方法都已经实现并可用。接口就是为此而设计的。 - ken2k

只有 MyClass1 必须完全实现接口。而它确实做到了。问题是有多个子类（我之前没有提到），每个子类都必须实现 IFoo 接口。如果没有基类，你必须复制/粘贴 Method1 的实现，这对于所有子类来说是相等的。这就是我试图避免的。但是在子类中，Method2 的实现是不同的，所以我不能只有一个类同时实现 Method1 和 Method2。 - user1194528

另一个澄清。有一组通信对象。如果所有东西都只是实现为公共方法，你可能会迷失在尝试理解这个方法做什么、谁使用它以及如何改变/重构它的过程中。为了减少复杂性，我使用接口。每个接口定义了两个类（以及它们所有子类）之间的交互。接口实现的一部分对于层次结构中的所有类都是相同的，其他部分则因子类而异。这是我的问题的根源。你必须在复制/粘贴、复杂的类合同和我之前提到的笨拙结构之间进行选择。 - user1194528

Answer 1

我喜欢这个版本，基类不能被实例化因为它是抽象的，派生类必须在声明中列出IFoo，否则它不会实现接口，然后它就完全负责实现其余的接口方法。 我能看到的一个缺点是你无法在基类中显式地实现接口方法（即没有IFoo:Method1），但除此之外，这是一个相当低开销的版本。

public interface IFoo
{
    void Method1();
    void Method2();
}

public abstract class BaseClass1
{
    public void Method1()
    {
        //some implementation
    }
}

public class MyClass1 : BaseClass1, IFoo
{
    public void Method2()
    {
        //some implementation
    }
}

- numerek

Answer 2

好的，由于BaseClass是抽象类，您可以尝试以下操作:

public interface IFoo
{
    void Method1();

    void Method2();
}

public abstract class BaseClass : IFoo
{
    public void Method1()
    {
        // Common stuff for all BaseClassX classes
    }

    // Abstract method: it ensures IFoo is fully implemented
    // by all classes that inherit from BaseClass, but doesn't provide
    // any implementation right here.
    public abstract void Method2();
}

public class MyClass1 : BaseClass
{
    public override void Method2()
    {
        // Specific stuff for MyClass1
        Console.WriteLine("Class1");
    }
}

public class MyClass2 : BaseClass
{
    public override void Method2()
    {
        // Specific stuff for MyClass2
        Console.WriteLine("Class2");
    }
}

private static void Main(string[] args)
{
    IFoo test1 = new MyClass1();
    IFoo test2 = new MyClass2();

    test1.Method2();
    test2.Method2();

    Console.ReadKey();
}

- ken2k

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这是我的第二个变体，除了第一个缺点之外。仍然适用：1.必须放置额外的过时构造以防止子类直接调用方法。在您的情况下，没有过时，因此来自子类的直接调用不会生成编译时警告2.对于BaseClass1，Method2是公共的，因此它现在是类合同的一部分。必须放置“Obsolete”结构以防止直接调用，而不是通过IFoo。3.可读性较差。您看不到Method2是IFoo实现。 - user1194528

阅读问题下面的评论，这似乎是解决问题的正确方法。在BaseClass中对Method2()进行抽象实现确保了IFoo被完全实现，同时强制所有派生自BaseClass的类都要实现Method2()。还可以补充说明派生类将无法重写Method1()（但可以使用new关键词来隐藏它）。 - Julian

@user1194528，您对上面的代码有什么实际问题？为什么想要添加过时注释？ - ken2k

2 user1194528：需要使用过时的注释来防止在MyClass1内部意外调用Method2。因为它只能被IFoo客户端调用。 - user1194528

2 Nailuj：你是对的。但是这种方法有我上面描述的一些小缺点。 - user1194528

2 user1194528：看起来可能过于保护，但当您拥有10多个类的层次结构，并且每个类都与3-4个其他类交互时，您会希望采用最小可访问性方法。声明所有方法为public，将代码留在经验不足的编码人员手中，这种混乱几乎不可能重构。 - user1194528

Answer 3

设计一个没有实现明确契约的类是极其糟糕的。这是因为您首先说一个类有能力做某事。您明确强调该类可以执行某些操作，但稍后在代码中，您会说“算了吧”，这个类没有实现也能运行。编译器非常聪明地要求您实现契约，但决定权却掌握在您手中。

以下是一些常见的解决方案： 糟糕的解决方案：

• 抛出异常（NonImplementedException或NotSupportedException，请参见示例）
• 将其声明为过时（从一开始就进行良好的设计）

更好的解决方案：

• 显式接口实现，但仍然需要实现它（只是隐藏起来）

最佳解决方案：

• 使用接口隔离（将臃肿的接口拆分为更细和更可管理的接口）

- oleksii

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我考虑过接口隔离，但问题在于接口设计来自客户端类的需求，而不是服务器类。客户端类不想知道实现细节。为什么它应该知道这个接口的某些部分是在基类中实现的，而其他部分是在子类中实现的呢？这也非常脆弱，可能有两个类层次结构实现了这个接口，它们在如何将实现分割在基类和子类之间方面是不同的。 - user1194528

Answer 4

我建议使用抽象基类实现接口，并调用protected abstract方法，就像你第一个示例中所示的那样，除了一些派生类可能不实现的方法（遵循“将所有内容都放入IList中，但并非所有方法都实际工作”的模式）；这些可以是protected virtual存根，它们会抛出NotSupportedException。

请注意，是否公开接口的特定成员作为同名公共成员取决于子类。

在VB.net中的正确模式应该是像MustOverride Sub IFoo_Method1() Implements IFoo.Method1这样的东西，这将避免额外的函数调用开销，但C#没有提供任何实现具有受保护成员的接口的手段。对于任何可能需要在子类中重写的方法，使用显式接口实现有点棘手，因为子类重新实现接口无法链接到父类的实现。

- supercat

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孩子的接口重新实现无法链接到父类的实现是不可能的。- 很好的观点。从这个角度来看，最好将所有方法声明为受保护的（对于那些未实现的方法使用抽象关键字）（ken2k变体）。感谢大家的想法。现在我可以做出更明智的决定了。

- user1194528