Tea-与面向接口

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小牛编辑

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2023-12-01

Tea 语言并不是面向过程，也不是面向对象的语言，它是面向接口的语言。本文将为你解释何为面向接口。

编程思想

编程思想就是编程来解决问题的思路。现在比较有名的两种思想是面向过程和面向对象。

面向过程

假如工厂要生产一个罐头，需要经过这些流水线：

进货 => 加工 => 装罐头 => 装箱

流水线上的每个环节可以接受上一环节的产出物，并继续传递给下一环节。 这思路是非常清晰的，但是这意味着需要有一个人去管理整个流程，并不能允许任何环节出错。

面向过程编程就像是在创造一个流水线：程序本身就是在描述有哪些生产环节（即具体有哪些函数）。

面向过程中，每个环节都只能处理上一个环节的数据。如果任何环节出现错误，将直接引发后续环节的错误。为了避免这个问题，我们将每个环节作一次独立封装：每个环节只处理它规定的数据，它不再依赖于其它环节。

一个环节和它规定的数据一起将组成一个对象。最后的产品是依次交给这些对象来生成的。这就是面向对象的本质：将各个功能点分成若干对象，然后依次通过这些对象完成任务。

面向对象

面向对象编程就像是社会中有不同的人，当我们需要完成一个任务时，分别通知不同的人来完成。每个人可以有私有财产（数据，字段），能力（函数，方法），通知他人的能力（消息，事件），以及传授财产和能力（继承，多态）。

通过面向对象，我们得到这些好处：

对象之间是独立的，这意味着可以分开开发。
很多对象的功能可以在不同项目反复使用。
通过对象的继承，可以创造一个具有更多能力的人。并最终完成各项任务。

面向接口

面向对象强调将不同的功能封装为一个独立的对象。每个对象都可以处理其他对象。理论上，代码是可以完成任何功能的。但是现实中会有这么一个现象：同样一个功能，却有两个对象完成（比如两个作者都写了同样的类，但是编译在了不同的程序里）。就像现实中会有两个人拥有相同的水平。然而当我们要处理这两个人的数据时，却因为是两个独立的对象而需要分别写代码处理。

就像同样生成罐头，却有不同的品牌和厂商，而不同厂商只能使用自己的机器，而拒绝外来机器，即使他们使用的机器功能是一样的。

所以面向对象的代码往往特别繁琐。

面向接口编程强调是对象的能力，而非对象本身。每个对象处理的是拥有指定能力的对象，而非特定的对象。

云里雾里？没事，通过下面这段代码可以加深映像。

例子

需求：用户可以输入一个格式为 “数字 + 数字” 或 “数字 - 数字” 的表达式，程序负责输出这个表达式的值。例如用户输入 1 + 4 ，则输出 5 。例如果用户输入 4 - 4, 则输出 0 。

面向过程：

void calcPlus(int x, int y) {
    return x + y;
}

void calcMinus(int x, int y) {
    return x - y;
}

void main(){

    int x = readInt();
    char c = readChar();
    int y = readInt();

    int result;

    // 程序仅仅在描述具体的过程。
    if(c == '+'){
        result = calcPlus(x, y);
    } else if(c == '-'){
        result = calcMinus(x, y);
    }

    writeInt(result);
}

面向对象：

class AddCalucator {
    int calc(int x, int y){
        return x + y;
    }
}

class MinusCalucator {
    int calc(int x, int y){
        return x - y;
    }
}

void main(){

    int x = readInt();
    char c = readChar();
    int y = readInt();

    int result;

    // 根据不同的功能，调用不同的类实现。
    if(c == '+'){
        result = new AddCalucator().calc(x, y);
    } else if(c == '-'){
        result = new MinusCalucator().calc(x, y);
    }

    writeInt(result);
}

面向对象中，我们在试图将计算功能封装为对象，不同的对象有不同的计算功能。

面向接口：

class AddCalucator {
    int calc(int x, int y){
        return x + y;
    }
}

class MinusCalucator {
    int calc(int x, int y){
        return x - y;
    }
}

void main(){

    int x = readInt();
    char c = readChar();
    int y = readInt();

    // 这里，我们并不强调 calucator 是具体哪一类对象。
    var calucator;
    int result;

    if(c == '+'){
        calucator = new AddCalucator();
    } else if(c == '-'){
        calucator = new MinusCalucator();
    }

    // 我们并不知道 calucator 具体是哪个对象，
    // 但是我们知道它们都拥有 calc 的能力，就可以直接调用。
    // 即使 AddCalucator 和 MinusCalucator 没有任何关系，也可以使用同样的代码调用。
    result = calucator.calc(x, y);

    writeInt(result);
}

仔细看，这里和面向对象中的多态的作用异曲同工：只需调用同一个函数，而具体的实现根据类型来定。以上的代码在面向对象中，需要定义一个公共的父类。从而达到程序只写一个代码来处理父类的目标。因此，如果代码已经编译过，想再提取父类是不可能的。于是大量的面向对象代码选择完全自己重写，而不是重用已存在的代码。

如果程序处理的是拥有指定能力的对象，而非特定的对象，那么我们不需要为未来写代码。无论这个类是在什么时候创建的，只要它有这个功能，就可以直接被已有的代码处理。这将大大减少为了面向对象所带来的代码量。

为了描述方便，我们将一个或多个能力命名为接口，比如 IEnumeratable 接口，即表示一个对象拥有循环遍历的能力。接口也可以是匿名的，就如上述例子中，其实就隐藏了这么一个匿名的接口：

  interface {
       int calc(int x, int y);
  }

区分类和接口

类和接口的主要区别在于它们描述的主体是否是抽象的。比如冰箱、电视和电器三个概念中，因为冰箱和电视都是实际存在的主体，而电器是抽象的概念，因此冰箱和电视都是类，而电器则是一个接口。

当我们需要定义类冰箱和电视时，为了节约代码量，我们必须提取公共部分统一处理。在面向对象中，我们需要提取一个公共基类（abstract class），然后对这个基类操作，就等效于对所有子类操作。而面向接口中，它强调的是两个对象同符合同样的约定，因此我们需要定义一个公共接口（interface），然后根据接口操作。这两者有显然的区别：公共基类只能是一个，而接口是可以有无限个的。

接口的应用场景

比如现在已经定义了一个电视类，并且完成了它应有的功能。后来，需要添加这样一个功能：定义一个显示器类。我们会发现显示器的很多功能都和电视重复。但如果让显示器继承电视，显然是不合常理的。因此我们可以把电视看成一个接口----用个别借代整体，然后让显示器去实现电视的功能。

最后代码如下：

class 电视 {}

class 显示器:电视 {}

注意这里显示器不是继承电视的意思。而是用电视来代替一个接口，因此下面的代码是不对的。

电视 a = new 显示器();  // 错误: 显示器不是电视。