تفاوت Interface و Abstract Class چیست؟

یکی از چالش‌های مهم برای برنامه‌نویسان، انتخاب بین Interface و Abstract Class است. تفاوت Interface و Abstract Class چیست؟ در برنامه‌نویسی شیءگرا (Object-Oriented Programming یا OOP)، سازماندهی کدها و رعایت اصول طراحی بهینه مساله بسیار مهمی است. یکی از روش‌هایی که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند کدهایی انعطاف‌پذیر، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری بنویسند، استفاده از Interface و Abstract Class است.

این دو مفهوم در زبان‌های شی‌ءگرا مثل Java و C# کاربرد زیادی دارند و دانستن تفاوت‌هایشان می‌تواند در طراحی نرم‌افزار و معماری پروژه تأثیر زیادی بگذارد. زبان‌های برنامه‌نویسی مانند جاوا و C# این ابزارها را برای ایجاد ساختارهای پیچیده و قابل اطمینان فراهم می‌کنند. اما چرا استفاده از Interface و Abstract Class اهمیت دارد؟ این ابزارها چگونه به توسعه‌دهندگان در طراحی نرم‌افزار کمک می‌کنند؟ در این مقاله، به بررسی این موضوعات پرداخته و به شما نشان خواهیم داد که تفاوت Interface و Abstract Class چیست.

Interface چیست و چه کاربردی دارد؟

Interface در واقع یک قرارداد (Contract) بین کلاس‌هاست. یعنی وقتی یک کلاس از Interface استفاده می‌کند، موظف است تمام متدهای تعریف‌شده در آن را پیاده‌سازی کند. Interface یکی از موجودیت‌های پایه‌ای در برنامه‌نویسی شیءگرا است که نقش اصلی آن تعریف قراردادهایی برای کلاس‌هاست.

در واقع، Interface فقط حاوی تعریف متدها است و بدنه‌ای برای آن‌ها ندارد. این ویژگی باعث می‌شود که کلاس‌هایی که این Interface را پیاده‌سازی می‌کنند، مجبور به ارائه پیاده‌سازی دقیق متدها شوند.

در جاوا و C#، کلمه کلیدی interface برای تعریف یک Interface استفاده می‌شود. کاربرد اصلی Interface زمانی است که می‌خواهید رفتار مشترکی بین چندین کلاس تعریف کنید بدون اینکه آنها الزاما ارتباط ارث‌بری (Inheritance) داشته باشند.

• در زبان C# همه متدها در Interface به صورت پیش‌فرض public هستند.
• در Java متدها بدون بدنه تعریف می‌شوند و پیاده‌سازی آنها بر عهده کلاس‌هاست.

به‌عنوان مثال:

interface Animal {

void makeSound();

}

در اینجا، Interface با نام Animal تنها یک متد به نام makeSound() دارد. این متد هیچ بدنه‌ای ندارد و فقط تعریف شده است. حالا، هر کلاسی که Animal را پیاده‌سازی کند، باید پیاده‌سازی دقیق این متد را ارائه دهد:

class Dog implements Animal {

public void makeSound() {

System.out.println(“Woof!”);

}

}

در اینجا، کلاس Dog متد makeSound() را با ارائه بدنه‌ای برای آن پیاده‌سازی کرده است. یکی از ویژگی‌های اصلی Interface این است که همه متدهای آن به‌طور پیش‌فرض public و abstract هستند، که باعث می‌شود Interface به‌عنوان یک الگو یا قرارداد برای کلاس‌ها عمل کند. این الگو در موقعیت‌های مختلف کدنویسی مفید است، چرا که به شما اجازه می‌دهد بدون وابستگی به پیاده‌سازی، رفتارهای یکسانی را میان کلاس‌های مختلف تضمین کنید.

Abstract Class چیست و چگونه کار می‌کند؟

پیش از بررسی کامل تفاوت Interface و Abstract Class بهتر است با نقش Abstract class نیز آشنا شوید.

Abstract Class یک کلاس پایه (Base Class) است که می‌تواند شامل متدهای abstract (بدون بدنه) و همچنین متدهای معمولی (با بدنه) باشد. یک کلاس Abstract نمی‌تواند مستقیماً نمونه‌سازی (Instance) شود.

در Java و C# معمولاً برای زمانی استفاده می‌شود که نیاز دارید علاوه بر تعریف رفتارهای مشترک، پیاده‌سازی پیش‌فرض هم در اختیار کلاس‌های فرزند بگذارید.

کاربرد اصلی Abstract Class بیشتر در مواقعی است که چندین کلاس از یک پایه مشترک برخوردارند اما هر کدام جزئیات متفاوتی دارند.

به‌عنوان مثال:

abstract class Vehicle {

abstract void startEngine();

void stopEngine() {

System.out.println(“Engine stopped.”);

}

}

در اینجا، Vehicle یک کلاس انتزاعی است که متد startEngine() به‌صورت abstract تعریف شده و متد stopEngine() به‌صورت یک متد معمولی پیاده‌سازی شده است. حالا کلاس‌های فرعی که این Abstract Class را گسترش می‌دهند، باید متدهای abstract را پیاده‌سازی کنند، اما می‌توانند متدهای معمولی را به ارث ببرند:

class Car extends Vehicle {

void startEngine() {

System.out.println(“Car engine started.”);

}

}

همچنین، Abstract Class به شما اجازه می‌دهد از متغیرهای static و final استفاده کنید.

تفاوت Interface و Abstract Class

چه زمانی از Interface و چه زمانی از Abstract Class استفاده کنیم؟

1. اگر نیاز دارید رفتار مشترک را بین چند کلاس تعریف کنید بدون اینکه ساختار یکسانی داشته باشند → از Interface استفاده کنید.
2. اگر می‌خواهید یک پایه مشترک با قابلیت پیاده‌سازی پیش‌فرض داشته باشید → Abstract Class انتخاب بهتری است.
3. در معماری‌های پیچیده‌تر می‌توانید ترکیبی از هر دو را استفاده کنید.

تفاوت interface و abstract در جاوا و C# چیست؟

• در زبان Java، از نسخه 8 به بعد، Interface می‌تواند متدهایی با بدنه (default methods) داشته باشد که باعث نزدیکی آن به Abstract Class شده است.
• در C#، از نسخه‌های جدید، Interface قابلیت تعریف متدهای پیش‌فرض پیدا کرده است. این تغییرات نشان می‌دهد که مرز بین این دو مفهوم کمی کمرنگ‌تر شده، اما همچنان تفاوت‌های بنیادی وجود دارد.

در ادامه انواع تفاوت Interface و Abstract Class بیشتر بررسی می‌کنیم:

1.نحوه تعریف متدها

اولین تفاوت Interface و Abstract Class نحوه تعریف متد‌ها است. Interface فقط حاوی متدهای abstract است. این بدان معنی است که هیچ کدی درون متدها وجود ندارد و کلاس‌هایی که Interface را پیاده‌سازی می‌کنند، باید تمام متدها را با ارائه پیاده‌سازی کامل تعریف کنند.

از سوی دیگر، Abstract Class می‌تواند ترکیبی از متدهای abstract و concrete داشته باشد، به این معنی که برخی از متدها می‌توانند پیاده‌سازی کامل داشته باشند و برخی دیگر بدون پیاده‌سازی باشند.

2.وراثت و چندگانه‌بودن

یکی از ویژگی‌های برجسته Interface این است که کلاس‌ها می‌توانند از چندین Interface به‌طور هم‌زمان استفاده کنند. این قابلیت به نام وراثت چندگانه شناخته می‌شود و رفتارهای مختلفی را از چندین منبع دریافت می‌کند. در مقابل، یک کلاس تنها می‌تواند از یک Abstract Class گسترش یابد، که این محدودیت می‌تواند در برخی مواقع مشکل‌ساز باشد.

3.متغیرها و دسترسی‌ها

در Abstract Class، متغیرها می‌توانند protected یا private باشند، که این به شما اجازه می‌دهد تا کنترل بیشتری بر دسترسی به داده‌ها و رفتارهای کلاس داشته باشید. اما در Interface، همه متغیرها باید public static final باشند. به‌عبارت دیگر متغیرها به‌صورت ثابت و عمومی تعریف شده و تغییرناپذیر هستند.

دوره‌های آموزشی آکادمی چابک

با تخفیف‌های ویژه آکادمی چابک، یادگیری را شروع کنید!

مشاهده دوره‌ها

تفاوت Interface و Abstract Class از نظر Performance

خیلی از برنامه‌نویسان می‌پرسند:

«آیا استفاده از Interface باعث کاهش سرعت می‌شود؟»

پاسخ این است که در اکثر پروژه‌های واقعی، تفاوت قابل‌توجهی دیده نمی‌شود. اما از نظر عملکرد داخلی (Runtime Performance)، پیاده‌سازی‌های Interface ممکن است کمی کندتر از Abstract Class باشد، چون JVM یا CLR باید جدول‌های اضافی برای Dispatch متدها مدیریت کند. با این حال، این موضوع در مقیاس بزرگ‌تر (Enterprise Applications) اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

نقش Interface و Abstract Class در SOLID Principles

• Interface با اصل Interface Segregation Principle (ISP) ارتباط مستقیم دارد.
• Abstract Class بیشتر در راستای اصل Liskov Substitution Principle (LSP) کاربرد دارد.
• شناخت درست از این اصول کمک می‌کند تصمیم بگیرید در طراحی سیستم از کدام‌یک استفاده کنید.

مزایا و معایب abstract class و interface

مزایا و معایب Abstract Class:

• امکان تعریف متغیرها و متدهای معمولی
• مناسب برای ایجاد پایه مشترک در چند کلاس
• محدودیت در ارث‌بری (فقط یک Abstract Class قابل ارث‌بری است)

مزایا و معایب Interface:

• امکان پیاده‌سازی چندین Interface توسط یک کلاس
• اطمینان از رعایت قراردادها توسط همه کلاس‌ها
• محدودیت در نگهداری داده (فقط متغیرهای ثابت)

سخن پایانی

انتخاب صحیح میان Interface و Abstract Class کاملا بستگی به مشخصات و جزئیات پروژه شما دارد. اگر نیاز به پیاده‌سازی چندگانه و رفتارهای مشابه در کلاس‌های مختلف دارید، Interface گزینه مناسبی است. اما اگر نیاز به وراثت ساختاریافته‌تر و پیاده‌سازی‌های جزئی دارید، Abstract Class انتخاب بهتری خواهد بود. انتخاب درست این ابزارها می‌تواند به بهینه‌سازی کدنویسی و سهولت نگهداری نرم‌افزار کمک کند، و درنهایت باعث افزایش کارایی و کیفیت پروژه‌های شما شود.

اگر علاقه‌مند به پیشرفت در زبان‌های برنامه‌نویسی هستید تا بتوانید درآمدتان را مقدار چشم‌گیری بالا ببرید، در دوره‌های آکادمی چابک شرکت کنید. برای دریافت اطلاعات دقیق درباره دوره‌های مختلف آکادمی چابک، می‌توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.

سوالات متداول تفاوت Interface و Abstract Class

منابع​

javatpoint.com