【架构设计笔记】抽象接口、抽象类和实现类

前言

最近学习数据结构与算法，打算写一个用来拓展JavaScript基础数据结构的npm包，例如栈/队列/链表之类的，从中有了不少收获，主要是关于工程架构角度，写个笔记，总结一下，将从架构设计的角度写写抽象接口、抽象类和实现类的内容及其应用。

1. 抽象接口（Interface）

定义：
接口定义了一组方法和属性的集合，是一种契约，规定了实现类必须提供的功能。接口本身不包含任何实现，只定义方法签名。

特点：
强制实现：任何实现接口的类都必须提供接口中定义的所有方法。
多重实现：一个类可以实现多个接口，从而实现多重继承的效果。
松耦合：接口提供了一种解耦机制，使得代码依赖于接口而不是具体实现，有助于提高代码的灵活性和可测试性。

示例：

interface IQueue<T> {
    enqueue(element: T): void;
    dequeue(): T | undefined;
    size(): number;
    isEmpty(): boolean;
    peek(): T | undefined;
    clear(): void;
    print(): T[];
}

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2. 抽象类（Abstract Class）

定义：
抽象类是一种不能被实例化的类，它可以包含抽象方法（没有实现的方法）和具体方法（有实现的方法）。抽象类用于定义一些基本的行为和属性，并且可以被具体类继承和扩展。

特点：
部分实现：抽象类可以包含部分实现，子类可以继承这些实现，从而减少重复代码。
提供默认行为：抽象类可以提供一些默认行为，子类可以选择性地重写这些行为。
不能实例化：抽象类不能直接创建实例，必须通过继承来使用。

示例：

abstract class AbstractQueue<T> implements IQueue<T> {
    protected elements: T[] = [];

    abstract enqueue(element: T): void;
    abstract dequeue(): T | undefined;

    size(): number {
        return this.elements.length;
    }

    isEmpty(): boolean {
        return this.elements.length === 0;
    }

    peek(): T | undefined {
        return this.elements[0];
    }

    clear(): void {
        this.elements = [];
    }

    print(): T[] {
        return this.elements;
    }
}

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3. 实现类（Concrete Class）

定义：

实现类是具体的类，它实现了接口或继承了抽象类，并提供了所有抽象方法的具体实现。实现类可以被实例化，并且可以包含额外的方法和属性。

特点：
完整实现：实现类必须提供接口或抽象类中所有抽象方法的具体实现。
可实例化：实现类可以创建实例，并用于实际操作。
扩展功能：实现类可以添加额外的方法和属性，以扩展接口或抽象类的功能。

示例：

class Queue<T> extends AbstractQueue<T> {
    enqueue(element: T): void {
        this.elements.push(element);
    }

    dequeue(): T | undefined {
        return this.elements.shift();
    }
}

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架构设计思考

接口优先设计：
在设计系统时，优先考虑接口定义。这有助于明确系统的功能需求和契约，确保实现类之间的解耦和灵活性。

使用抽象类减少重复代码：
抽象类可以提供一些默认实现，减少子类中的重复代码。通过继承抽象类，子类可以复用已有的实现，并在需要时进行扩展或重写。

严格实现接口：
为了确保类严格实现接口，可以直接在具体类中实现接口，而不通过抽象类。这样可以确保类实现接口中的所有方法和属性，不能多也不能少。

类型断言和类型检查：
在某些情况下，可以使用类型断言和类型检查来确保类实例严格符合接口。这可以在运行时提供额外的安全性。

灵活扩展和维护：
通过接口和抽象类的结合使用，可以实现系统的灵活扩展和维护。新功能可以通过实现新的接口或继承抽象类来添加，而不会影响现有代码。

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总结

个人感觉利用好抽象接口、抽象类和实现类真的可以极大的提高系统的灵活性、可维护性和可扩展性，起码不会写出太史山的代码，好好学习，与君共勉。