面试题：Java接口与抽象类在应用场景上有何不同？以一个图形绘制系统为例，阐述如何合理使用接口和抽象类来构建系统架构

Question

Java的接口和抽象类都提供了一定程度的抽象能力，但它们的应用场景有所不同。假设要设计一个图形绘制系统，该系统需要支持绘制不同类型的图形（如圆形、矩形、三角形等）。请详细阐述在这个系统架构设计中，哪些部分适合使用接口，哪些部分适合使用抽象类，并给出相应的代码示例，说明接口和抽象类在系统中的交互与协作。

Answer 1

1. 接口的应用场景及代码示例：
   • 应用场景：在图形绘制系统中，当不同图形有一些共同的行为，但这些行为的实现细节差异较大，且不需要共享状态或实现时，适合使用接口。例如，所有图形都可能需要支持获取自身面积的操作，但不同图形计算面积的方式完全不同。
   • 代码示例：

// 定义一个计算面积的接口
interface ShapeArea {
    double getArea();
}

• 接口在系统中的作用：通过定义ShapeArea接口，不同的图形类（圆形、矩形、三角形等）可以实现这个接口，保证它们都具有获取面积的能力，提高了系统的可扩展性和灵活性。

2. 抽象类的应用场景及代码示例：
   • 应用场景：当不同图形有一些共同的属性或部分共同的行为实现时，适合使用抽象类。比如，所有图形可能都有颜色这个属性，并且可能有一些通用的绘制前准备操作。
   • 代码示例：

// 定义一个抽象的图形类
abstract class Shape {
    protected String color;

    public Shape(String color) {
        this.color = color;
    }

    // 抽象方法，留给具体图形类实现
    public abstract void draw();

    // 具体实现的方法
    public void prepareToDraw() {
        System.out.println("准备绘制 " + color + " 的图形");
    }
}

• 抽象类在系统中的作用：Shape抽象类为所有具体图形类提供了一个公共的基础，子类可以继承它并复用其中的属性和方法（如color属性和prepareToDraw方法），同时强制子类实现抽象方法（如draw方法），保证了一定的一致性。

3. 接口和抽象类的交互与协作：
   • 具体的图形类可以继承抽象类Shape并实现接口ShapeArea。例如圆形类：

class Circle extends Shape implements ShapeArea {
    private double radius;

    public Circle(String color, double radius) {
        super(color);
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制 " + color + " 的圆形");
    }

    @Override
    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

• 在这个系统中，Shape抽象类提供了图形的基本属性和部分通用行为，ShapeArea接口定义了获取面积的行为规范。具体图形类（如Circle）通过继承抽象类获得通用部分，并通过实现接口满足特定行为要求，从而实现了接口和抽象类的良好协作，构建出一个灵活且可扩展的图形绘制系统。

public class GraphicsSystem {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle("红色", 5);
        circle.prepareToDraw();
        circle.draw();
        System.out.println("圆形面积: " + circle.getArea());
    }
}