Описание и использование интерфейсов

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 9Следующая ⇒

Описание ООП-интерфейса, если отвлечься от деталей синтаксиса конкретных языков, состоит из двух частей: имени и методов интерфейса.

· Имя интерфейса строится по тем же правилам, что и другие идентификаторы используемого языка программирования. Разные языки и среды разработки имеют различные соглашения по оформлению кода, в соответствии с которыми имена интерфейсов могут формироваться по некоторым правилам, которые помогают отличать имя интерфейса от имён других элементов программы. Например, в технологии COM и во всех поддерживающих её языках действует соглашение, следуя которому, имя интерфейса строится по шаблону «I< Имя> », то есть состоит из написанного с заглавной буквы осмысленного имени, которому предшествует прописная латинская буква I (IUnknown, IDispatch, IStringList и т. п.).

· Методы интерфейса. В описании интерфейса определяются имена и сигнатуры входящих в него методов, то есть процедур или функций класса.

Использование интерфейсов возможно двумя способами:

· Класс может реализовывать интерфейс. Реализация интерфейса заключается в том, что в описании класса данный интерфейс указывается как реализуемый, а в коде класса обязательно определяются все методы, которые описаны в интерфейсе, в полном соответствии с сигнатурами из описания этого интерфейса. То есть, если класс реализует интерфейс, для любого экземпляра этого класса существуют и могут быть вызваны все описанные в интерфейсе методы. Один класс может реализовать несколько интерфейсов одновременно.

· Возможно объявление переменных и параметров методов как имеющих тип-интерфейс. В такую переменную или параметр может быть записан экземпляр любого класса, реализующего интерфейс. Если интерфейс объявлен как тип возвращаемого значения функции, это означает, что функция возвращает объект класса, реализующего данный интерфейс.

Как правило, в объектно-ориентированных языках программирования интерфейсы, как и классы, могут наследоваться друг от друга. В этом случае интерфейс-потомок включает все методы интерфейса-предка и, возможно, добавляет к ним свои собственные.

Таким образом, с одной стороны, интерфейс — это «договор», который обязуется выполнить класс, реализующий его, с другой стороны, интерфейс — это тип данных, потому что его описание достаточно чётко определяет свойства объектов, чтобы наравне с классом типизировать переменные. Следует, однако, подчеркнуть, что интерфейс не является полноценным типом данных, так как он задаёт только внешнее поведение объектов. Внутреннюю структуру и реализацию заданного интерфейсом поведения обеспечивает класс, реализующий интерфейс; именно поэтому «экземпляров интерфейса» в чистом виде не бывает, и любая переменная типа «интерфейс» содержит экземпляры конкретных классов.

Использование интерфейсов — один из вариантов обеспечения полиморфизма в объектных языках и средах. Все классы, реализующие один и тот же интерфейс, с точки зрения определяемого ими поведения, ведут себя внешне одинаково. Это позволяет писать обобщённые алгоритмы обработки данных, использующие в качестве типов параметры интерфейсов, и применять их к объектам различных типов, всякий раз получая требуемый результат.

Например, интерфейс «Cloneable» может описать абстракцию клонирования (создания точных копий) объектов, специфицировав метод «Clone», который должен выполнять копирование содержимого объекта в другой объект того же типа. Тогда любой класс, объекты которого может понадобиться копировать, должен реализовать интерфейс Cloneable и предоставить метод Clone, а в любом месте программы, где требуется клонирование объектов, для этой цели у объекта вызывается методClone. Причём, использующему этот метод коду достаточно иметь только описание интерфейса, он может ничего не знать о фактическом классе, объекты которого копируются. Таким образом, интерфейсы позволяют разбить программную систему на модули без взаимной зависимости кода.

[править]Интерфейсы и абстрактные классы

Можно заметить, что интерфейс, с точки зрения реализации, — это просто чистый абстрактный класс, то есть класс, в котором не определено ничего, кроме абстрактных методов. Если язык программирования поддерживает множественное наследование и абстрактные методы (как, например, C++), то необходимости во введении в синтаксис языка отдельного понятия «интерфейс» не возникает. Данные сущности описываются с помощью абстрактных классов и наследуются классами для реализации абстрактных методов.

Однако поддержка множественного наследования в полном объёме достаточно сложна и вызывает множество проблем, как на уровне реализации языка, так и на уровне архитектуры приложений. Введение понятия интерфейсов является компромиссом, позволяющим получить многие преимущества множественного наследования (в частности, возможность удобно определять логически связанные наборы методов в виде сущностей, подобных классам и допускающих наследование и реализацию), не реализуя его в полном объёме и не сталкиваясь, таким образом, с большинством связанных с ним трудностей.

[править]Множественное наследование и реализация интерфейсов

Как правило, языки программирования разрешают наследовать интерфейс от нескольких интерфейсов-предков. Все методы, объявленные в интерфейсах-предках, становятся частью объявления интерфейса-потомка. В отличие от наследования классов, множественное наследование интерфейсов гораздо проще реализуется и не вызывает существенных затруднений.

Тем не менее, одна коллизия при множественном наследовании интерфейсов и при реализации нескольких интерфейсов одним классом всё-таки возможна. Она возникает, когда в двух или более интерфейсах, наследуемых новым интерфейсом или реализуемых классом, имеются методы с одинаковыми сигнатурами. Разработчики языков программирования вынуждены выбирать для таких случаев те или иные способы разрешения противоречий. Вариантов здесь несколько: запрет на реализацию, явное указание конкретного и реализация базового интерфейса или класса.

· Запрет. В одном классе просто запрещается реализовывать несколько интерфейсов, имеющих методы с одинаковыми сигнатурами. Если для какого-то класса требуется комбинация несовместимых интерфейсов, программист должен выбрать другой путь решения проблемы, например, выделить несколько классов, каждый из которых реализует один из необходимых интерфейсов, и использовать их экземпляры совместно.

· Явное разрешение неоднозначности. В случае обнаружения компилятором коллизии от программиста требуется явно указать, метод какого из интерфейсов он реализует и вызывает. То есть одноимённые методы реализуются раздельно, а при вызове указывается, какой из них вызывается. При вызове одноимённых методов через переменную типа «интерфейс» неоднозначность не возникает, если использованный в качестве типа переменной интерфейс имеет только один метод с заданным именем. Вариантом этого решения является явное переименование для совпадающих по именам наследуемых или реализуемых методов, за счёт чего в пределах реализующего класса нет одноимённых методов, но при обращении через интерфейс всегда вызывается нужная реализация.

· Общая реализация одноимённых методов. Если наследуется или реализуется несколько методов с одной и той же сигнатурой, то они объединяются в интерфейсе-наследнике, а в классе-реализаторе получают одну общую реализацию. Это хорошо подходит для случаев, когда одноимённые методы разных интерфейсов идентичны по предполагаемой функциональности, но может вызвать нежелательные эффекты, если поведение этих методов должно различаться.

[править]Интерфейсы в конкретных языках и системах

Реализация интерфейсов во многом определяется исходными возможностями языка и целью, с которой интерфейсы введены в него. Очень показательны особенности использования интерфейсов в языках Java, Object Pascal системы Delphi и C++, поскольку они демонстрируют три принципиально разные ситуации: изначальная ориентация языка на использование концепции интерфейсов, их применение для совместимости и их эмуляция классами.

· В Java интерфейсы изначально входят в язык, являясь неотъемлемой его частью.

· В объектной подсистеме языка Object Pascal никаких интерфейсов не было, их поддержка была введена в Delphi 2 для обеспечения написания и использования COM-компонентов. Соответственно, механизм интерфейсов Delphi ориентирован, в первую очередь, на использование технологии COM.

· В C++ интерфейсов, строго говоря, нет вообще. Механизм, аналогичный интерфейсам (и исторически предшествующий им) реализуется другими средствами чрезвычайно мощной объектной подсистемы этого языка.

[править]Delphi

В Delphi интерфейсы были введены для поддержки технологии COM фирмы Microsoft. Однако при выпуске Kylix интерфейсы как элемент языка были «отвязаны» от технологии COM. Все интерфейсы наследуются от интерфейса IInterface [1], который на платформе win32 совпадает с IUnknown, стандартным одноимённым COM-интерфейсом, подобно тому, как все классы в нём являются наследниками класса TObject. Явное использование в качестве предка IUnknown оставлено для кода, использующего технологию COM.

Пример объявления интерфейса:

IMyInterface = interface procedure DoSomething; end;

Для того, чтобы объявить о реализации интерфейсов, в описании класса необходимо указать их имена в скобках после ключевого слова class, после имени класса-предка. Так как «интерфейс — это договор, который нужно выполнить», программа не компилируется, пока в реализующем классе не будет реализована procedure DoSomething;

Вышеупомянутая ориентированность интерфейсов Delphi на технологию COM привела к некоторым неудобствам. Дело в том, что интерфейс IInterface (от которого наследуются все остальные интерфейсы) уже содержит три обязательных для COM-интерфейсов метода: QueryInterface, _AddRef, _Release. Следовательно, любой класс, реализующий любой интерфейс, обязан реализовать эти методы, даже если по логике программы интерфейс и класс не имеют никакого отношения к COM. Необходимо заметить, что данные три метода также используются для контроля времени жизни объекта и реализации механизма запроса интерфейса через оператор «as».

Пример класса, реализующего интерфейс:

TMyClass = class(TMyParentClass, IMyInterface) procedure DoSomething; function QueryInterface( const IID: TGUID; out Obj): HResult; stdcall; function _AddRef: Integer; stdcall; function _Release: Integer; stdcall; end; implementation

Программист должен правильно реализовать методы QueryInterface, _AddRef, _Release. Чтобы избавиться от необходимости писать стандартные методы, предусмотрен библиотечный класс TInterfacedObject — он реализует три вышеупомянутых метода, и любой класс, наследуемый от него и его потомков, получает эту реализацию. Реализация этих методов в TInterfacedObject предполагает автоматический контроль за временем жизни объекта путем подсчета ссылок через методы_AddRef и _Release, которые вызываются автоматически при входе в область видимости и выходе из неё.

Пример класса — наследника TInterfacedObject:

TMyClass = class(TInterfacedObject, IMyInterface) procedure DoSomething; end;

При наследовании класса, реализующего интерфейс, от класса без интерфейсов, программист должен реализовать упомянутые методы вручную, определив наличие либо отсутствие контроля по подсчету ссылок, а также получение интерфейса в QueryInterface.

Пример произвольного класса без подсчета ссылок:

TMyClass = class(TObject, IInterface, IMyInterface) //IInterface function QueryInterface( const IID: TGUID; out Obj): HResult; stdcall; function _AddRef: Integer; stdcall; function _Release: Integer; stdcall; //IMyInterface procedure DoSomething; end; { TMyClass } function TMyClass.QueryInterface( const IID: TGUID; out Obj): HResult; begin if GetInterface(IID, Obj) then Result: = 0 else Result: = E_NOINTERFACE; end; function TMyClass._AddRef: Integer; begin Result: = -1; end; function TMyClass._Release: Integer; begin Result: = -1; end; procedure TMyClass.DoSomething; begin //Do something end;

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 Следующая ⇒