Java 中介面與抽象類別在設計模式中的應用

介面和抽象類別在設計模式中用於解耦和可擴展性。介面定義方法簽名，抽象類別提供部分實現，子類別必須實作未實現的方法。在策略模式中，介面用於定義演算法，抽象類別或具體類別提供實現，允許動態切換演算法。在觀察者模式中，介面用於定義觀察者行為，抽象類別或具體類別用於訂閱和發布通知。在適配器模式中，介面用於適應現有類，抽象類或具體類可實現相容接口，允許與原有程式碼互動。

Java 中介面和抽象類別在設計模式中的應用

在軟體設計中，介面和抽象類別是實現解耦和可擴展性的關鍵組件。它們允許不同的模組獨立開發和部署，同時仍然保持相容性。

介面

• 介面定義了一組方法簽名，但沒有為其提供實作。
• 實作介面的類別必須實作所有宣告的方法。
• 介面可以有多個實現，允許在運行時切換不同的行為。

抽象類別

• 抽象類別提供了部分實現，其中一些方法沒有實現。
• 擴展抽象類別的子類別必須實作所有未實作的方法，或宣告它們本身也是抽象的。
• 抽象類別只能有一個實現，但在其子類別中可以透過多態性存取。

設計模式中的應用程式

介面和抽象類別在設計模式中起著至關重要的作用，透過以下方式提高程式碼的靈活性、可重複使用性和可測試性：

策略模式： 使用介面來定義一組演算法，並使用抽象類別或具體實作來提供實作。這允許在運行時根據需要動態切換演算法。

觀察者模式： 使用介面來定義觀察者和訂閱者的行為。抽象類別或具體實作可以用作訂閱對象，而觀察者可以註冊和註銷以接收更新。

適配器模式： 使用介面來將現有類別適配到不同的介面。抽象類別或具體實作可以實現相容的接口，從而允許其與原有程式碼互動。

實戰案例

#策略模式：

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);

在這個範例中，SortingAlgorithm 介面定義了排序行為，而BubbleSort 和QuickSort 則提供了具體實作。由於它們都實現了相同的接口，因此可以輕鬆地根據需要在運行時交換它們。

觀察者模式：

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

在這個範例中，Observer 介面定義了觀察者的行為，而Observable 抽象類別提供了訂閱和發布通知的機制。 ConcreteObservable 和ObserverA 是具體實現，其中ConcreteObservable 管理觀察者清單並通知其狀態更改，而ObserverA 可以根據這些更改執行操作。

以上是Java 中介面與抽象類別在設計模式中的應用的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！