面试题：Java中接口与抽象类在设计模式中的应用区别

Question

请阐述在常见设计模式（如策略模式、模板方法模式）中，Java接口与抽象类分别是如何应用的，它们各自起到什么样不同的作用，举例说明。

Answer 1

Java接口在常见设计模式中的应用及作用

1. 策略模式
   • 应用：在策略模式中，定义一个接口，该接口包含一系列相关算法的抽象方法。不同的具体策略类实现这个接口，每个具体策略类实现接口中定义的算法。
   • 作用：接口定义了一系列可替换的行为（算法）的契约，使得系统能够根据不同的场景选择不同的具体策略。这增强了系统的灵活性和可维护性，符合开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。
   • 举例：假设我们有一个电商系统，在计算订单运费时，有多种计算方式，如按重量计费、按订单金额计费等。我们可以定义一个ShippingStrategy接口：

public interface ShippingStrategy {
    double calculateShippingCost(double weight, double orderAmount);
}

然后具体的策略类实现这个接口，如按重量计费的策略：

public class WeightBasedShippingStrategy implements ShippingStrategy {
    @Override
    public double calculateShippingCost(double weight, double orderAmount) {
        return weight * 10; // 每克10元运费示例
    }
}

2. 模板方法模式：虽然模板方法模式更多使用抽象类，但接口也可在其中辅助定义部分行为。比如在一个数据处理流程中，定义一个DataProcessor接口，包含数据读取、处理和输出的抽象方法，不同的数据处理类实现该接口完成特定数据处理流程。

Java抽象类在常见设计模式中的应用及作用

1. 模板方法模式
   • 应用：在模板方法模式中，抽象类定义了一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中实现。抽象类包含抽象方法和具体方法，抽象方法由子类实现，具体方法提供通用的实现逻辑。
   • 作用：通过抽象类，将算法的通用部分和变化部分分离，子类只需关注自己需要实现的部分，避免代码重复，提高代码复用性。同时，也体现了开闭原则。
   • 举例：以制作咖啡和茶的流程为例，制作饮品都有烧水、浸泡原料、倒入杯子等步骤，但浸泡原料方式不同。定义一个Beverage抽象类：

public abstract class Beverage {
    // 模板方法
    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }
    void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }
    void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring into cup");
    }
    abstract void brew();
    abstract void addCondiments();
}

然后具体的Coffee和Tea子类继承Beverage并实现抽象方法：

public class Coffee extends Beverage {
    @Override
    void brew() {
        System.out.println("Dripping Coffee through filter");
    }
    @Override
    void addCondiments() {
        System.out.println("Adding Sugar and Milk");
    }
}

2. 策略模式：抽象类也可作为策略的基类，在其中定义一些通用的属性和方法，具体策略类继承抽象类。例如，在一个游戏角色行为策略中，定义一个抽象的CharacterStrategy抽象类，包含通用的角色属性和一些可复用的方法，不同的具体行为策略类继承它并实现具体行为。

两者的不同

• 接口：更强调行为的抽象和契约定义，一个类可以实现多个接口，适合实现多继承的效果，侧重于定义一系列相关但不同实现的行为集合。接口中的方法默认是抽象的，不能有实现代码（Java 8 及以后可定义默认方法，但主要目的也是为了向后兼容）。
• 抽象类：侧重于代码复用，一个类只能继承一个抽象类。抽象类可以包含抽象方法和具体方法，能够定义一些通用的状态和行为，让子类继承并复用。适用于当一系列类有共同的属性和行为，且需要在抽象层定义骨架逻辑时使用。