为什么C#中同时存在抽象类和接口？

Question

为什么C#中既有抽象类又有接口，如果我们可以通过将类中所有成员都设为抽象来实现接口功能？

这是因为：

1. 接口存在是为了实现多重继承；

2. 有接口是因为对象的CAN-DO特性应该放在接口而不是基本抽象类中。

请澄清。

- 123Developer

Answer 1

抽象类可以指定某些实现，但通常不包括全部实现。（话虽如此，提供没有抽象成员但有大量虚函数和“no-op”实现的抽象类是完全可能的）。接口提供没有实现，只是一个契约。

你当然可以争辩说，如果允许多重继承类，那么接口将几乎没有意义。

就个人而言，我并不关注继承中“is-a”与“can-do”的区别。这从来没有给我很好的直觉提示，帮助我做出决策，最好的方式总是尝试各种想法，看哪个感觉最灵活。（话说回来，我非常支持组合优先于继承...）

编辑：正如反驳lbushkin评论中的第三点最方便的方法...你可以通过密封来覆盖抽象方法以及非虚函数（不能进一步覆盖它）：

public abstract class AbstractBase
{
    public abstract void Foo();
}

public class Derived : AbstractBase
{
    public sealed override void Foo() {}
}

继承自Derived的类不能再进一步覆盖Foo。

我并不是在任何方面都建议我们要多重继承实现 - 但是如果我们确实这样做了（以及它带来的复杂性），那么一个仅包含抽象方法的抽象类几乎可以实现与接口相同的功能。（虽然还有显式接口实现，但这是我目前能想到的全部。）

- Jon Skeet

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“偏爱组合而非继承”。当然，在某些情况下，相反的方式更可取，比如任何GUI库，那里继承是一种福音。在我看来，如果有足够的层次结构，基于（正确的）继承的设计比基于组合的设计更有用。但是...无论如何，继承都比组合更难（这是OOP的缺陷吗，因为我们今天使用它？） - Pop Catalin

如果允许类的多重继承，则接口将在很大程度上变得无意义。我不同意这种说法。首先，接口提供了一种解耦的级别，即使是充满虚拟无操作方法的纯抽象基类也无法提供。它们有助于将类型的契约义务与必然的实现中心关注点分开。其次，由于接口没有数据成员，它们避免了数据的菱形继承问题。第三，C#允许实现接口的方法为非虚拟的（这可能很有用）-抽象类则不行。 - LBushkin

抱歉Jon，我必须在多重继承方面与你不同意。作为一个在C++中度过了很多时间的人，相信我，它是可怕的。现在大多数C++开发人员几乎以与c#/java相同的方式使用多重继承，即一个主要基类加上其他所有内容作为“混合类”。 - zebrabox

@LBushkin：第一点：如果您有一个仅具有纯虚方法的抽象基类，那么它如何比接口更耦合？第二点：是的，我并不是说多重继承没有缺点，也不是在呼吁它...但是您可以编写一个仅具有纯虚方法和无字段的抽象类。第三点：您可以封闭基类的虚拟方法：我将编辑我的帖子以显示该内容。 - Jon Skeet

Answer 2

这不是一个琐碎的问题，而是一个非常好的问题，我在面试任何候选人时都会问到。

简而言之，抽象基类定义了一个类型层次结构，而接口定义了一个契约。

你可以将其视为“是一个”与“实现一个”的区别。例如，Account 可以是一个抽象基类，因为你可以拥有 CheckingAccount，SavingsAccount 等所有派生自抽象基类 Account 的类。抽象基类还可以包含像任何正常类一样的非抽象方法、属性和字段。但是接口只包含必须被实现的抽象方法和属性。

C# 只允许从一个基类派生 - 单继承就像 Java 一样。但是你可以实现任意数量的接口 - 这是因为接口只是一个契约，你的类承诺实现。

所以，如果我有一个类 SourceFile，那么我的类可以选择实现 ISourceControl，它说：“我忠实地承诺实现ISourceControl所需的方法和属性。”

这是一个大题目，可能值得写一篇更好的文章，但我时间不多，希望这可以帮到你！

- zebrabox

Answer 3

它们都存在，因为它们是非常不同的事物。抽象类允许实现，而接口则不允许。接口非常方便，因为它允许我对正在构建的类型进行描述（它是可序列化的，它是可食用的等等），但是它不允许我为定义的成员定义任何实现。抽象类比接口更强大，因为它允许我创建一个继承接口通过抽象和虚拟成员，但如果我选择，也可以提供某种默认或基础实现。然而，正如Spiderman所知道的那样，伴随着这种巨大的力量而来的是巨大的责任，因为抽象类在架构上更加脆弱。值得注意的一点是，CLR团队的Vance Morrrison推测在将来的CLR版本中向接口添加默认方法实现。这将极大地模糊接口和抽象类之间的区别。详情请参见this video。

- Andrew Hare

Answer 4

两种机制都存在的一个重要原因是因为 C# 中只允许单一继承，不像 C++ 一样可以多重继承。类继承只允许你从一个地方继承实现，而其他的必须通过实现接口来完成。

例如，假设我创建了一个类，比如 Car，并将其子类化为三个子类：RearWheelDrive、FrontWheelDrive 和 AllWheelDrive。现在我决定需要沿不同的“轴”划分我的类，比如那些带有按钮启动器和那些没有的类。我希望所有带有按钮启动器的汽车都有一个“PushStartButton()”方法，而非按钮启动器的汽车都有一个“TurnKey()”方法，并且我想能够处理与它们的启动相关的 Car 对象，而不考虑它们属于哪个子类。我可以定义接口，让我的类可以实现，例如 IPushButtonStart 和 IKeyedIgnition，这样我就有了一种通用的方式来处理这些对象的区别，而这种区别与每个对象所继承的单一基类无关。

- breitak67

Answer 5

你已经给出了一个很好的答案。我认为你的第二个答案才是真正的原因。如果我想让一个对象具有可比性，我不应该从可比较的基类派生。如果你考虑所有的接口，想象一下你需要处理像 IComparable 这样的基本接口的所有排列组合。

接口让我们定义一个对象提供的公开行为的契约。抽象类允许您定义行为和实现，这是非常不同的事情。

- JoshBerke

Answer 6

接口存在的目的是为了提供一个没有任何实现的类，以便.NET可以在托管环境中支持安全和功能性的多重继承。

- Giffyguy

Answer 7

这个想法很简单 - 如果你的类(YourClass)已经继承了一个父类(SomeParentClass)，同时你想让你的类(YourClass)拥有一些在某个抽象类(SomeAbstractClass)中定义的新行为，你不能简单地从那个抽象类(SomeAbstractClass)继承，因为C#不允许多重继承。 然而，如果你的新行为是在一个接口(IYourInterface)中定义的，你可以轻松地从这个接口(IYourInterface)以及父类(SomeParentClass)中继承。

考虑一个类Fruit，它被两个子类(Apple和Banana)继承，如下所示：

class Fruit
{
    public virtual string GetColor()
    {
        return string.Empty;
    }
}

class Apple : Fruit
{
    public override string GetColor()
    {
        return "Red";
    }
}

class Banana : Fruit
{
    public override string GetColor()
    {
        return "Yellow";
    }
}

我们在C#中有一个现有的接口ICloneable。该接口有一个如下所示的单一方法，实现该接口的类保证可以进行克隆：

public interface ICloneable
{
    object Clone();
}

现在，如果我想让我的Apple类（而不是Banana类）可克隆，我可以简单地实现ICloneable，如下所示：

 class Apple : Fruit , ICloneable
{
    public object Clone()
    {
        // add your code here
    }

    public override string GetColor()
    {
        return "Red";
    }
}

现在考虑你对于纯抽象类的论点，如果 C# 有一个纯抽象类，比如说 Clonable，而不是像这样使用接口 IClonable：

abstract class Clonable
{
    public abstract object Clone();
}

你能否通过继承抽象类 Clonable 而不是 IClonable，使你的 Apple 类可克隆？像这样：

// Error: Class 'Apple' cannot have multiple base classes: 'Fruit' & 'Clonable'
class Apple : Fruit, Clonable
{
    public object Clone()
    {
        // add your code here
    }

    public override string GetColor()
    {
        return "Red";
    }
}

不行，因为一个类不能从多个类派生。

- Javid Ahmad

Answer 8

接口定义了一个实现类必须满足的契约；它是一种声明“这个做那个”的方式。抽象类是一个类的部分实现，根据定义是不完整的，需要派生才能完成。它们是非常不同的东西。

- Paul Sonier

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抽象类的实现可能已经完全完成了 - 没有任何抽象成员的要求。从抽象类派生而不覆盖任何内容很少有用，但是完全合法的。 - Jon Skeet

啊，说得好，不过“抽象类”的定义是不能被实例化的，所以必须有一个派生类来实例化它；我仍然认为这是“不完整的”，因为你不能单独使用它。不过，你的观点非常相关和明智。 - Paul Sonier

Answer 9

一个抽象类可以有实现，而接口只允许你创建一个实现者必须遵循的契约。使用抽象类，你可以为它们的子类提供共同的行为，而这是接口所不能做到的。

- bruno conde

Answer 10

它们具有两个明显不同的目的。

抽象类提供了一种从定义的合同中继承对象的方式，并允许在基类中指定行为。从理论上讲，这提供了一个IS-A关系，即具体类是基类的特定类型。

接口允许类定义它们将履行的一个（或多个）合同。它们允许ACTS-AS或“可以用作”类型的关系，而不是直接继承。这就是为什么通常接口会使用形容词作为名称（IDisposable），而不是名词。

- Reed Copsey