面试题：Java多态中接口实现对多态性影响的优化与拓展

Question

在一个大型Java项目中，由于接口实现的多态性广泛应用，导致代码维护性下降，例如大量重复的接口实现方法代码。请提出至少两种优化方案，既要保持多态性的功能，又要提高代码的可维护性和可扩展性。同时阐述这些方案在不同应用场景下的优势与局限性。

Answer 1

方案一：抽象类提取公共代码

1. 实现方式：创建抽象类，将接口实现中的公共代码提取到抽象类中，让具体的实现类继承该抽象类。这样在保证接口多态性的同时，减少重复代码。
2. 优势：
   • 提高可维护性：公共代码集中在抽象类中，修改公共逻辑时只需在一处修改，而不用在每个实现类中修改。
   • 代码复用性增强：多个实现类可复用抽象类中的公共代码，减少重复代码量。
3. 局限性：
   • 灵活性受限：Java 是单继承语言，一个类只能继承一个抽象类，如果实现类已经继承了其他类，则无法再继承该抽象类。
   • 适用场景有限：只适用于有明显公共代码逻辑的接口实现情况，如果接口实现逻辑差异较大，提取公共代码可能较困难。

方案二：使用组合模式和策略模式

1. 实现方式：
   • 组合模式：将复杂对象的部分逻辑封装成独立的组件，然后在接口实现类中通过组合的方式使用这些组件，而不是直接在接口实现类中编写所有代码。
   • 策略模式：将不同的业务逻辑封装成不同的策略类，接口实现类通过组合策略类对象来动态选择具体的业务逻辑。这样既保持了多态性，又提高了代码的灵活性。
2. 优势：
   • 可维护性和可扩展性高：组件和策略类相对独立，修改或添加新的业务逻辑只需修改或新增相应的组件或策略类，不影响其他部分。
   • 灵活性强：可以根据运行时的不同条件动态选择不同的策略，实现更加灵活的业务逻辑。
3. 局限性：
   • 增加系统复杂性：引入了更多的类和对象关系，对于简单的接口实现场景，可能会过度设计，增加理解和维护成本。
   • 调试难度增加：由于逻辑分散在多个组件和策略类中，调试时需要跟踪多个类之间的交互，增加了调试难度。

方案三：代码模板方法

1. 实现方式：在抽象类中定义一个模板方法，该方法定义了算法的骨架，包含一系列步骤，其中部分步骤可以是抽象的，由具体的实现类去实现。这样在保证多态性的同时，规范了接口实现的流程，减少重复代码。
2. 优势：
   • 提高可维护性：算法骨架在模板方法中统一管理，修改算法流程时只需在模板方法中修改，具体实现类只需关注自身实现的抽象步骤。
   • 增强代码规范性：通过模板方法规范了接口实现的流程，使代码结构更加清晰。
3. 局限性：
   • 不够灵活：算法骨架相对固定，对于需要动态改变算法流程的场景不太适用。
   • 子类耦合度较高：具体实现类依赖于模板方法定义的算法流程，修改模板方法可能影响到所有的子类。