3.3 接口与抽象类

概述

接口（Interface）和抽象类（Abstract Class）是C#面向对象编程中实现多态和代码复用的核心机制。二者均用于定义行为规范，但在使用场景和特性上存在显著差异。

接口（Interface）

定义与特性

  • 纯抽象契约：仅包含方法、属性、事件或索引器的声明，不包含实现。
  • 多继承支持：一个类可实现多个接口。
  • 隐式公开：所有成员默认public，无需显式修饰。
  • 版本兼容性：通过默认接口方法（C# 8.0+）可扩展接口而不破坏现有实现。
public interface ILogger
{
    void Log(string message); // 方法声明
    string LogLevel { get; set; } // 属性声明
}

使用场景

  1. 定义跨类层次的行为（如IDisposable）。
  2. 需要多重继承时。
  3. 作为插件架构的基础（依赖注入）。

抽象类（Abstract Class）

定义与特性

  • 部分实现：可包含抽象成员（abstract修饰）和具体实现。
  • 单继承限制：一个类只能继承一个抽象类。
  • 构造器与字段：可定义构造函数和字段。
  • 访问修饰符：支持protected、internal等。
public abstract class Shape
{
    public abstract double Area(); // 抽象方法
    public void Print() => Console.WriteLine("Shape"); // 具体方法
}

使用场景

  1. 共享基类逻辑（如通用工具方法）。
  2. 需要控制子类初始化过程时（通过构造函数）。
  3. 定义模板方法模式。

对比与选择原则

特性接口抽象类
实现继承多继承单继承
成员实现无（C# 8.0前）可部分实现
字段/构造函数不支持支持
版本兼容性高（默认接口方法）低（修改可能破坏子类）

选择建议：

  • 优先使用接口实现松散耦合。
  • 当需要共享代码或状态时使用抽象类。

高级主题

显式接口实现

解决多接口同名方法冲突：

interface I1 { void Method(); }
interface I2 { void Method(); }

class Demo : I1, I2
{
    void I1.Method() => Console.WriteLine("I1");
    void I2.Method() => Console.WriteLine("I2");
}

抽象类与接口的组合

常见模式：抽象类实现接口并提供基础实现：

public interface IRepository { void Save(); }
public abstract class RepositoryBase : IRepository
{
    public virtual void Save() => Console.WriteLine("Base save");
}

常见问题

  1. Q：何时选择抽象类而非接口？
    A：当需要为派生类提供通用实现或强制特定初始化逻辑时。

  2. Q：接口可以包含字段吗？
    A：不能（C# 10之前），但可通过自动属性模拟：int Value { get; set; }。

  3. Q：抽象类能否实现接口？
    A：可以，且可选择实现部分或全部接口成员。

代码示例

// 接口定义
public interface IDrawable { void Draw(); }

// 抽象类实现接口
public abstract class Graphic : IDrawable
{
    public abstract void Draw(); // 强制子类实现
    protected void RenderBase() => Console.WriteLine("Rendering base");
}

// 具体类
public class Circle : Graphic
{
    public override void Draw() 
    {
        RenderBase();
        Console.WriteLine("Drawing circle");
    }
}

最佳实践：在设计大型系统时，遵循“接口隔离原则”（ISP），通过细粒度接口减少依赖关系。

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