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境也毋
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1 第 8 章纯粹抽象类别与接口 173

2 174 Android 的对象技术 (OOP) Android 的對象技術教材下載

3 第 8 章纯粹抽象类别与接口 175 第 8 章纯粹抽象类别与接口 (Interface) 8.1 认识纯粹抽象类别 8.2 从纯粹抽象类别到接口 8.3 Android 的接口之例 8.4 应用于 C/C++

4 176 Android 的对象技术 (OOP) 8.1 认识纯粹抽象类别在前面各章里, 介绍过抽象类别 (Abstract Class) 当我们从具体类别抽掉某些函数的实作 (Body) 部分, 这些函数就称为抽象函数 (Abstract Function), 而含有抽象函数的类别就称为抽象类别 (Abstract Class) 了一个抽象类别, 常同时含有抽象函数和具象函数如果抽象类别里的所有 (All) 函数的实作部份都欠缺, 就称为纯粹抽象类别 (Pure Abstract Class) 换句话说, 所谓纯粹抽象类别, 就是该类别里的每一个函数都是抽象函数这种函数就是空的函数, 只有定义而无实作指令由于纯粹抽象函数扮演着对象接口 (Interface) 的角色, 在现代软件语言上, 具有特殊的意义在 Java 里, 有两个机制可用来表示接口 : 1. 以纯粹抽象类别 (Pure Abstract Class) 表达之 2. 以 Interface 机制表达之在 1996 年之前, 主流语言 ( 如 C++ 等 ) 都只提供继承 (Inheritance) 机制, 而无 Interface 机制, 所以当时只能用纯粹抽象类别 (C++ 称之为纯粹虚拟类别 ) 来表达接口自从 1996 年 Java 问世之后, 主要语言如 Java C# VB.NET 等都提供了 Interface 机制来表达接口请看看 Coin 多态性对象的范例程序 : 其完整程序码如下 :

5 第 8 章纯粹抽象类别与接口 177 /* AbstractCoin.java */ package Coin; public abstract class AbstractCoin { public abstract double value(); /* Coin.java */ package Coin; public abstract class Coin extends AbstractCoin public double value(){ return onvalue(); protected abstract double onvalue(); /* one_dollar.java */ package Coin; public class one_dollar extends Coin protected double onvalue(){ return 1.0; /* five_dollar.java */ package Coin; public class five_dollar extends Coin protected double onvalue(){ return 5.0; /* ten_dollar.java */ package Coin; public class ten_dollar extends Coin protected double onvalue(){ return 10.0;

6 178 Android 的对象技术 (OOP) /* VendingMachine.java */ package Machine; import java.util.arraylist; import java.util.iterator; import Coin.AbstractCoin; public class VendingMachine { private ArrayList<AbstractCoin> coll = null; public VendingMachine() { coll = new ArrayList<AbstractCoin>(); public void feedcoin(abstractcoin c){ coll.add(c); public void showamount(){ Iterator<AbstractCoin> it; double sum = 0; for(it = coll.iterator(); it.hasnext();) { sum += ((AbstractCoin)it.next()).value(); System.out.println("amt: " + sum); /* JMain.java */ import Coin.*; import Machine.VendingMachine; public class JMain { public static void main(string[] args) { VendingMachine vm = new VendingMachine(); vm.feedcoin(new five_dollar()); vm.feedcoin(new one_dollar()); vm.feedcoin(new ten_dollar()); vm.showamount(); 在这个 Coin 抽样类别里, 含有一个 value() 具体函数和一个 onvalue() 抽象函

7 第 8 章纯粹抽象类别与接口 179 数这个 Coin 类别只是一般抽象类别, 而不是一个纯粹抽象类别当我们也将这个 value() 具象函数里的实作指令部分抽掉, 而独立出上述的 AbstractCoin 抽象类别这个 AbstractCoin 抽象类别所拥有的函数皆是 ( 虽然只有一个函数 ) 抽象函数, 所以称它为纯粹抽象类别 (Pure Abstract Class) 8.2 从纯粹抽象类别到接口许多人谈到接口时, 会觉得它是蛮抽象不易捉摸的当我们理解到 : 纯粹抽象类别是从抽象类别 (Abstraction) 抽象共同之行为这有助于解答了 : 接口从哪里来的问题就如上一节里的例子, 只要对 Coin 抽象类别进行行为抽象 ( 即抽出函数定义 ), 就能得出一个 AbstractCoin 纯粹抽象类别, 也就得到接口了兹看一个稍为复杂一点的范例, 其中含有一个 Graph 纯粹抽象类别, 如下图 : Graph abstract void draw(...); abstract void paint(...); Bird ( 繼承 ) 图 8-1 void draw(...) { // 畫圖指令 void paint(...) { draw(); 纯粹抽象类别及其子类这个 Graph 就是纯粹抽象类别在抽象类别里, 如果所有函数皆未含有实作

8 180 Android 的对象技术 (OOP) 而只有函数原型 (Prototype) 宣告的话, 就称为纯粹抽象类别现在就来看看 Java 如何表示 Graph 纯粹抽象类别, 如下范例程序 : 其完整程序码如下 : /* Graph.java */ public abstract class Graph { public abstract void draw(); public abstract void paint(); /* Bird.java */ import java.awt.*; public class Bird extends Graph { Graphics m_gr; public Bird(Graphics gr) { super(); m_gr = public void draw(){ // 画图 ( 海鸥 ) 指令 m_gr.setcolor(color.blue); m_gr.drawarc(30,80,90,110,40,100); m_gr.drawarc(88,93,90,100,40,80); m_gr.drawarc(30,55,90,150,35,75); public void paint(){ this.draw(); /* JMain.java */ import java.awt.*;

第 8 章纯粹抽象类别与接口 181 import javax.swing.*; class JP extends JPanel { public void paintcomponent(graphics gr) { super.paintcomponents(gr); Graph cc = new Bird(gr); cc.

9 第 8 章纯粹抽象类别与接口 181 import javax.swing.*; class JP extends JPanel { public void paintcomponent(graphics gr) { super.paintcomponents(gr); Graph cc = new Bird(gr); cc.paint(); public class JMain extends JFrame { public JMain() { settitle(""); setsize(350, 250); public static void main(string[] args) { JMain frm = new JMain(); JP panel = new JP(); frm.add(panel); frm.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close); frm.setvisible(true); 此程序画出两只海鸥 : 上述的 Graph 是纯粹抽象类别, 只有函数的原型 (Prototype) 定义而已, 并没有函数的实作内容 (Implementation), 其就扮演接口的角色了所以上图 8-1 的意义与下图 8-2 是相同的

10 182 Android 的对象技术 (OOP) <<Interface>> IGraph void draw(...); void paint(...); Bird ( 實作 ) void draw(...) { // 畫圖指令 void paint(...) { draw(); 图 8-2 接口及其实作类别这已经不是继承关系了, 而是接口与类别之间的实作关系了那么, 在 Java 程序里, 应该如何表达上图的实作关系呢? 可以使用 Java 的接口 (Interface) 机制来表达之, 而且是很直截了当的如下述的范例程序 : 其程序码如下 : /* IGraph.java */ interface IGraph { void draw();

11 第 8 章纯粹抽象类别与接口 183 void paint(); /* Bird.java */ import java.awt.*; public class Bird implements IGraph { Graphics m_gr; public Bird(Graphics gr) { super(); m_gr = gr; public void draw(){ // 画图 ( 海鸥 ) 指令 m_gr.setcolor(color.blue); m_gr.drawarc(30,80,90,110,40,100); m_gr.setcolor(color.black); m_gr.drawarc(30,55,90,150,35,75); public void paint(){ this.draw(); m_gr.drawarc(88,93,90,100,40,80); m_gr.drawarc(90,80,90,90,40,80); /* JMain.java */ import java.awt.*; import javax.swing.*; class JP extends JPanel { public void paintcomponent(graphics gr) { super.paintcomponents(gr); IGraph bird = new Bird(gr); bird.paint(); public class JMain extends JFrame { public JMain(){ settitle(""); setsize(350, 250); public static void main(string[] args) { JMain frm = new JMain(); JP panel = new JP(); frm.add(panel); frm.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close); frm.setvisible(true); 此程序画出一样的海鸥

12 184 Android 的对象技术 (OOP) 此时我们说 :Bird 类别支持 IGraph 接口, 或称 Bird 类别实作 IGraph 接口兹将上图 8-2 改为更亲切的接口图示, 如下图所示 : IGraph void draw(...) void paint(...) Bird void draw(...) { // 畫圖指令 void paint(...) { this.draw(); 图 8-3 以接口图示表达之从上图 8-1 到图 8-3, 形成一个联想步骤, 如下图所示 : 純粹抽象類別 function1() function2() Interface function1() function2() function1() function2() 介面具體類別 function1() { function2() { 實作類別 function1() { function2() { 實作類別 function1() { function2() { 图 8-4 从纯粹抽象类别到接口之步骤

13 第 8 章纯粹抽象类别与接口 185 例如, 刚才 jx08-01 程序范例里的 AbstractCoin 纯粹抽象类别 : AbstractCoin abstract value() ICoin value() value() ICoin onvalue(){ Coin value(){ onvalue(){ Coin value(){ onvalue(){ 图 8-5 从纯粹抽象类别到接口之例为什么要特别提出这样的思维步骤呢? 因为这样可以将类别继承体系与接口两种概念紧密连结起来, 我们就不会对接口感到神秘难以捉摸了由于接口代表一个空间例如刚才 jx08-01 程序范例里的 VendingMachine 贩卖机和 Coin 硬币各代表一个空间或族群 ( 即一个类别继承体系 ) 贩卖机与硬币两个族群能各自发展, 只要接口一致, 就能一拍即合例如贩卖机业者可以推出更多种的贩卖机, 如售票机可乐贩卖机等, 则贩卖机体系就会无限成长了这两族群在独立成长的过程中, 其接口维持不变, 保持其替换性和整合性 ( 即兼容性 ) 所以新型贩卖机也可接受所有的硬币, 而且新型的硬币也能适用于所有的贩卖机刚才是从消费者的立场与好处着想其实对生产者也有好处生产贩卖机者不必考虑到硬币的新旧, 只要接口一致就行了另一方面, 政府发展新硬币时, 也不必担心不能适用于各贩卖机, 只要提供一致接口, 就行了因此, 消费者电器制造者及插座制造者三方皆获得益处

186 Android 的对象技术 (OOP) 8.3 Android 的接口之例在 Android 应用程序里, 最常见的画面控制组件就是按钮 (Button) 了当我们在画面上按了按钮时,Android 侦测到这项事件, 就会透过 OnClickListener 接口而调用到 Activity 子类的 onclick() 函数 8.3.1 操作情境 : 1.

14 186 Android 的对象技术 (OOP) 8.3 Android 的接口之例在 Android 应用程序里, 最常见的画面控制组件就是按钮 (Button) 了当我们在画面上按了按钮时,Android 侦测到这项事件, 就会透过 OnClickListener 接口而调用到 Activity 子类的 onclick() 函数操作情境 : 1. 此程序一开始出现选单如下 : 2. 按下 <OK> 按钮,Android 就会透过 OnClickListener 接口而调用到 Activity 子类的 onclick() 函数, 而结束此程序撰写步骤 : Step-1: 建立 Android 项目 :Hx01 Step-2: 撰写 Activity 的子类 :ac01, 其程序码如下 : /* ac01.java */ package com.misoo.pkaz; import android.app.activity; import android.os.bundle; import android.view.view; import android.view.view.onclicklistener; import android.widget.linearlayout; public class ac01 extends Activity implements OnClickListener {

15 第 8 章纯粹抽象类别与接口 public void oncreate(bundle savedinstancestate) { super.oncreate(savedinstancestate); setcontentview(r.layout.main); LinearLayout layout = new LinearLayout(this); layout.setorientation(linearlayout.vertical); okbutton ok_btn = new okbutton(this); ok_btn.setonclicklistener(this); LinearLayout.LayoutParams param = new LinearLayout.LayoutParams(ok_btn.get_width(),ok_btn.get_height()); layout.addview(ok_btn, param); setcontentview(layout); public void onclick(view v) { finish(); Step-3: 撰写 Button 的子类 :okbutton, 其程序码如下 : /* okbutton.java */ package com.misoo.pkaz; import android.content.context; import android.widget.button; public class okbutton extends Button{ public okbutton(context ctx){ super(ctx); super.settext("ok"); super.setbackgroundresource(r.drawable.ok); public int get_width(){ return 90; public int get_height(){ return 50; Step-4: 执行之说明 : 1. 此程序执行时, 先诞生 ac01 类别之对象由于 ac01 类别实作 (Implement) 了 OnClickListener 接口, 所以这个 ac01 类别之对象就具有了 OnClickListener 接口, 可让外界来调用如下图 :

16 188 Android 的对象技术 (OOP) OnClickListener onclick() :ac01 onclick() { 2. 执行到 oncreate() 函数时, 就诞生了 okbutton 之对象, 并且执行到指令 : ok_btn.setonclicklistener(this); 让 okbutton 之对象能参考到 ac01 之对象的 OnClickListener 接口了如下图 : super:button onclick() OnClickListener listener OnClickListener :ac01 onclick() { ok_btn:okbutton OnClickListener listener 3. 接着, 当我们按下画面上的 <OK> 按钮时,Android 从 okbutton 之对象得知这个按键事件的处理函数 (Event Handler) 写在 ac01 类别里于是 Android 就透过 OnClickListener 接口而执行了 ac01 类别里的 onclick() 函数了

17 第 8 章纯粹抽象类别与接口应用于 C/C++: 接口关于 C++ C++ 的父类兼具有接口之角色, 它并没有特别提供 Interface 机制关于面向对象 C LW_OOPC 提供了接口机制, 一个类别可以支持多个接口 ; 此外, 多个类别也可以支持同一个接口基于这两项特性, 可以展现出对象的多态性 LW_OOPC 的接口机制对象接口之用途是 : 让别的对象知道它们能调用此对象的那些函数例如, INTERFACE( ICircle ) { void (*draw)(); void (*move)(); 这说明了, 别的对象只能调用 Circle 对象的 draw() 及 move() 函数换句话说, 接口叙述了对象内的函数中, 有那些是允许别对象经由此接口而调用之让别的对象知道如何与此对象沟通例如, 想叙述长方形对象时, 可定义如下 : INTERFACE(IA) { double (*cal_area)(void*); double (*cal_side)(void*); ; CLASS(Rectangle) { IMPLEMENTS(IA); void (*init)(void*, double, double); double length; double width; ;

18 190 Android 的对象技术 (OOP) 类别之定义说明了长方形对象内部含有两个数据成员, 以及三个成员函数接口之定义说明了其它对象能透过 IA 接口而调用长方形对象的 cal_area() 及 cal_perimeter() 函数, 但不能调用 paint(), 也不能直接存取 length 及 width 数据值此时也称 Rectangle 类别实现 (Implement) 了 IA 接口, 其表示于类别定义里 : CLASS(Rectangle) { IMPLEMENTS(IA); /* Rectangle 类别实现 (Implement) 了 IA 接口 */ 多个类别实现同一接口两个以上的类别可以实现同一个接口, 例如 : INTERFACE(IA){ double (*cal_area)(void*); double (*cal_side)(void*); ; CLASS(Circle){ IMPLEMENTS(IA); void (*init)(void*, double); double radius; ; CLASS(Square){ IMPLEMENTS(IA); void (*init)(void*, double); double side; ; 由于 Circle 与 Square 类别皆提供一样的接口 --- IA, 所以能抽换对象也就是说, 凡是支持同一接口的对象皆可以互换, 例如有两个类别 : 圆形 (Circle) 和正方形 (Square), 而且他们都支持 IA 接口的话, 那么两着的对象就可以互换了请看其 C 程序码 : 撰写 IA 接口程序码 : /* oopc08-ia.h */

19 第 8 章纯粹抽象类别与接口 191 #ifndef IA_H #define IA_H INTERFACE(IA){ void (*init)(void*, double); double (*cal_area)(void*); double (*cal_perimeter)(void*); ; #endif 这个接口含有 3 个函数撰写 Cicle 类别 : /* oopc08-cir.c */ #include "lw_oopc.h" #include "oopc08-ia.h" CLASS(Circle){ IMPLEMENTS(IA); double radius; ; static void init(circle* t, double r) { t->radius = r; static double cal_area(circle* t) { return ( * t->radius * t->radius); static double cal_perimeter(circle* t) { return (2 * * t->radius); CTOR(Circle) FUNCTION_SETTING(IA.init, init) FUNCTION_SETTING(IA.cal_area, cal_area) FUNCTION_SETTING(IA.cal_perimeter, cal_perimeter) END_CTOR 撰写 Square 类别 : /* oopc08-sq.c */ #include "lw_oopc.h" #include "oopc08-ia.h" CLASS(Square){ IMPLEMENTS(IA); double side; ; static void init(square* t, double s) { t->side = s; static double cal_area(square* t) { return (t->side * t->side); static double cal_perimeter(square* t) { return (4 * t->side); CTOR(Square) FUNCTION_SETTING(IA.init, init)

20 192 Android 的对象技术 (OOP) FUNCTION_SETTING(IA.cal_area, cal_area) FUNCTION_SETTING(IA.cal_perimeter, cal_perimeter); END_CTOR 以上两个类别都支持 IA 接口撰写主程序 : /* oopc08-ap1.c */ #include "stdio.h" #include "lw_oopgc.h" #include "oopc08-ia.h" void print_area(ia* pi) { printf("area=%6.2f\n", pi->cal_area(pi)); int main() { IA *pc, *ps; pc = (IA*)CircleNew(); pc->init(pc, 10.0); print_area(pc); ps = (IA*)SquareNew(); ps->init(ps, 10.0); print_area(ps); getchar(); return 0; 这程序重用 (Reuse) 了 print_area() 函数, 也就是说,print_area() 可以跟任何支持 IA 接口的对象沟通目前这个例子的 main() 内容较多, 而 print_area() 内容较少, 可能你看不出 print_area() 的重用价值一旦 print_area() 内容较复杂或较专业时, 其重用价值就迅速提高了下一节的贩卖机例子, 将展现出这种价值以接口实现多态性 (Polymorphism) 具有相同接口的一群对象, 称之为多态对象, 它们是可以互换的例如 :

21 第 8 章纯粹抽象类别与接口 193 售票機 <<use>> ICoin 介面 value() 一元硬幣五元硬幣十元硬幣这两个类别实现 ICoin 接口, 都有 value() 函数, 而且各类别实现的方式 ( 即程序码内容 ) 都不相同, 因而产生不同的行为像 value() 这种函数, 称为多态函数 (Polymorphic Function) 多态函数通常为多态对象皆能接受之讯息设 *d1 *d5 *d10 分别为这三类别之对象指针, 则 *d1 *d5 *d10 皆能接受此 value() 讯息, 例如指令 : d1->value(); d5->value(); d10->bonus(); 但各调用不同之 value() 实现程序码接着, 可设计个函数, 让售票机能接受及分辨硬币体系之对象例如 : 售票机.feedCoin( 一元硬币指标 ) 售票机.feedCoin( 五元硬币指标 ) 售票机.feedCoin( 十元硬币指标 ) feedcoin() 为售票机类别之函数, 能接受硬币对象之指针, 然后根据对象之类别而自动寻找适当之函数这不但给予软件设计者方便;更重要的是它亦带给使用者莫大的方便无论使用者拥有一元五元或十元之硬币, 皆可投入售票机请看其 C 程序码 : Step-1: 撰写 ICoin 接口程序码 /*oopc08-con.h */

22 194 Android 的对象技术 (OOP) #ifndef COIN_H #define COIN_H #include "lw_oopc.h" INTERFACE(ICoin){ void (*init)(); double (*value)(); ; #endif Step-2: 撰写一元五元或十元之硬币类别之程序码 one_dollar 类别 : /* oopc08-one.c */ #include <stdio.h> #include "oopc08-con.h" CLASS(one_dollar){ IMPLEMENTS(ICoin); int k; ; static void init() { static double value() { return 1.0; CTOR(one_dollar) FUNCTION_SETTING(ICoin.init, init) FUNCTION_SETTING(ICoin.value, value) END_CTOR five_dollar 类别 : /* oopc08-fiv.c */ #include <stdio.h> #include "oopc08-con.h" CLASS(five_dollar){ IMPLEMENTS(ICoin); ; static void init(){ static double value() { return 5.0; CTOR(five_dollar) FUNCTION_SETTING(ICoin.init, init) FUNCTION_SETTING(ICoin.value, value)

23 第 8 章纯粹抽象类别与接口 195 END_CTOR ten_dollar 类别 : /* oopc08-ten.c */ #include <stdio.h> #include "oopc08-con.h" CLASS(ten_dollar){ IMPLEMENTS(ICoin); ; static void init(){ static double value() { return 10.0; CTOR(ten_dollar) FUNCTION_SETTING(ICoin.init, init) FUNCTION_SETTING(ICoin.value, value) END_CTOR 以上 3 个类别都支持 ICoin 接口现在准备将这 3 种不同的硬币对象喂入贩卖机里, 此时一般程序员会想到 : 贩卖机类别里应该会用一些 if 指令来判断对象的类别, 才能正确计算出所投入的总金额其实不然, 这是多态性带来的好处 : 让贩卖机类别非常简洁又清晰 Step-3: 定义贩卖机类别 /* oopc08-vm.h */ #include <stdio.h> #include "oopc08-con.h" CLASS(VendingMachine) { void (*init)(void*); void (*feedcoin)(void*, ICoin*); double (*gettotal)(void*); int index; ICoin* array[10]; ; Step-4: 撰写贩卖机类别 /* oopc08-vm.c */ #include <stdio.h> #include "oopc08-con.h" #include "oopc08-vm.h"

24 196 Android 的对象技术 (OOP) static void init(void*t){ VendingMachine* cthis = (VendingMachine*)t; cthis->index = 0; static void feedcoin(void*t, ICoin* c){ double v; VendingMachine* cthis = (VendingMachine*)t; cthis->array[cthis->index] = c; cthis->index++; static double gettotal(void*t) { int i, sum; ICoin *pc; VendingMachine* cthis = (VendingMachine*)t; sum = 0; for(i=0; i<cthis->index; i++) { pc = cthis->array[i]; sum += pc->value(pc); return sum; CTOR(VendingMachine) FUNCTION_SETTING(init, init) FUNCTION_SETTING(feedCoin, feedcoin) FUNCTION_SETTING(getTotal, gettotal) END_CTOR Step-5: 撰写主程序 /* oopc08-ap2.c */ #include "lw_oopc.h" #include "oopc08-con.h" #include "oopc08-vm.h" int main(){ ICoin *c1, *c5, *c10; double v; VendingMachine* vm = (VendingMachine*)VendingMachineNew(); vm->init(vm); c1 = (ICoin*)one_dollarNew(); c1->init(); vm->feedcoin(vm, c1); c5 = (ICoin*)five_dollarNew(); c5->init(); vm->feedcoin(vm, c5); c10 = (ICoin*)ten_dollarNew(); c10->init(); vm->feedcoin(vm, c10); c5 = (ICoin*)five_dollarNew(); c5->init(); vm->feedcoin(vm, c5); vm->feedcoin(vm, c1); v = vm->gettotal(vm);

$2f\n", v); getchar(); return 0; 除了上面所提到, 一个类别也可以实现两个以上的接口,$

25 第 8 章纯粹抽象类别与接口 197 printf("total=%6.2f\n", v); getchar(); return 0; 除了上面所提到, 一个类别也可以实现两个以上的接口, 也就说一个对象可以同时具有多个接口关于这部份, 请继续阅读本书第 13 章的第 13.6 节

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Microsoft Word - G3_BK_Ch06-8.doc 第 6 章抽象類別 125 第二篇抽象与接口之应用围棋国宝吴清源说 : 整体和谐与创新是棋艺的真谛接口就像红绿灯及斑马线, 创造了交通的和谐与秩序 126 Android 的對象技術 (OOP) 第 6 章抽象類別 127 Android 的對象技術教材下載 128 Android 的對象技術 (OOP) 第 6 章抽象类别 (Abstract Class) 6.1 抽象类别与继承体系