Java のデザイン パターンにおけるインターフェイスと抽象クラスの適用

インターフェイスと抽象クラスは、分離と拡張性のためにデザイン パターンで使用されます。インターフェイスはメソッド シグネチャを定義し、抽象クラスは部分的な実装を提供し、サブクラスは未実装のメソッドを実装する必要があります。ストラテジ パターンでは、インターフェイスを使用してアルゴリズムを定義し、抽象クラスまたは具象クラスが実装を提供するため、アルゴリズムを動的に切り替えることができます。オブザーバー パターンでは、インターフェイスを使用してオブザーバーの動作を定義し、抽象クラスまたは具象クラスを使用して通知をサブスクライブおよびパブリッシュします。アダプター パターンでは、インターフェイスを使用して既存のクラスを適応させることができ、互換性のあるインターフェイスを実装できるため、元のコードとの対話が可能になります。

Java の設計パターンにおけるインターフェイスと抽象クラスの適用

ソフトウェア設計では、インターフェイスと抽象クラスが実装です。デカップリングとスケーラビリティのための主要コンポーネント。これらにより、互換性を維持しながら、さまざまなモジュールを個別に開発および展開できます。

インターフェイス

• インターフェイスはメソッド シグネチャのセットを定義しますが、それらの実装は提供しません。
#インターフェースを実装するクラスは、宣言されたすべてのメソッドを実装する必要があります。
• インターフェイスには複数の実装を含めることができ、実行時にさまざまな動作を切り替えることができます。

#抽象クラス

抽象クラスは部分的な実装を提供しますが、そのメソッドの一部は実装されていません。

• 抽象クラスを拡張するサブクラスは、実装されていないメソッドをすべて実装するか、それ自体を抽象として宣言する必要があります。
• 抽象クラスは実装を 1 つだけ持つことができますが、サブクラスのポリモーフィズムを通じてアクセスできます。

デザイン パターンでのアプリケーション

インターフェイスと抽象クラスはデザイン パターンで重要な役割を果たし、次のような方法でコードの柔軟性を向上させます。テスト容易性:

戦略パターン:

インターフェイスを使用して一連のアルゴリズムを定義し、抽象クラスまたは具象実装を使用して実装を提供します。これにより、実行時に必要に応じてアルゴリズムを動的に切り替えることができます。

オブザーバー パターン:

インターフェイスを使用して、オブザーバーとサブスクライバーの動作を定義します。抽象クラスまたは具体的な実装はサブスクリプション オブジェクトとして使用でき、オブザーバーは更新を受信するために登録および登録解除できます。

アダプター パターン:

インターフェイスを使用して、既存のクラスをさまざまなインターフェイスに適応させます。抽象クラスまたは具象実装は互換性のあるインターフェイスを実装でき、レガシー コードと対話できるようになります。

実践的なケース

戦略モード:

interface SortingAlgorithm {
    int[] sort(int[] arr);
}

abstract class AbstractSortingAlgorithm implements SortingAlgorithm {
    public void swap(int[] arr, int i, int j) {
        // 交换 arr 中索引为 i 和 j 的元素
    }
}

class BubbleSort extends AbstractSortingAlgorithm {
    @Override
    public int[] sort(int[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    swap(arr, j, j + 1);
                }
            }
        }
        return arr;
    }
}

class QuickSort extends AbstractSortingAlgorithm {
    @Override
    public int[] sort(int[] arr) {
        // 快排算法实现
    }
}

// 使用
SortingAlgorithm algorithm = new BubbleSort();
int[] sortedArr = algorithm.sort(arr);

この例では、

SortingAlgorithm

インターフェイス定義は以下を提供します。 BubbleSort と QuickSort は特定の実装を提供します。どちらも同じインターフェイスを実装しているため、必要に応じて実行時に簡単に交換できます。

オブザーバー パターン:

interface Observer {
    void update(Observable observable);
}

abstract class Observable {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    protected void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(this);
        }
    }
}

class ConcreteObservable extends Observable {
    private int state;

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }
}

class ObserverA implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable observable) {
        // 收到通知并根据变化的 state 做出反应
    }
}

// 使用
ConcreteObservable observable = new ConcreteObservable();
ObserverA observerA  = new ObserverA();
observable.addObserver(observerA);
observable.setState(10); // 通知观察者 state 发生变化

この例では、

Observer

インターフェイスはオブザーバーの動作を定義し、Observable抽象クラスは、通知をサブスクライブおよび公開するためのメカニズムを提供します。 ConcreteObservable と ObserverA は具体的な実装であり、ConcreteObservable はオブザーバーのリストを管理し、状態の変化を通知します。ObserverA はベースに基づいて実行できます。それらの変更が機能します。

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