Интерфейсы

Для начала ознакомимся с формальным определением типа интерфейса. Интерфейс (interface) представляет собой не более чем просто именованный набор абстрактных членов. Абстрактные методы являются чистым протоколом, поскольку не имеют никакой стандартной реализации. Конкретные члены, определяемые интерфейсом, зависят от того, какое поведение моделируется с его помощью. Это действительно так. Интерфейс выражает поведение, которое данный класс или структура может избрать для поддержки. Более того, каждый класс (или структура) может поддерживать столько интерфейсов, сколько необходимо, и, следовательно, тем самым поддерживать множество поведений.

Нетрудно догадаться, что в библиотеках базовых классов .NET поставляются сотни предопределенных типов интерфейсов, которые реализуются в различных классах и структурах. Например, в состав ADO.NET входит множество поставщиков данных, которые позволяют взаимодействовать с определенной системой управления базами данных. Это означает, что в ADO.NET на выбор доступно множество объектов соединения (SqlConnection, OracleConnection, OdbcConnection и т.д.).

В интерфейсе ни у одного из методов не должно быть тела. Это означает, что в интерфейсе вообще не предоставляется никакой реализации. В нем указывается только, что именно следует делать, но не как это делать. Как только интерфейс будет определен, он может быть реализован в любом количестве классов. Кроме того, в одном классе может быть реализовано любое количество интерфейсов.

Для реализации интерфейса в классе должны быть предоставлены тела (т.е. конкретные реализации) методов, описанных в этом интерфейсе. Каждому классу предоставляется полная свобода для определения деталей своей собственной реализации интерфейса. Следовательно, один и тот же интерфейс может быть реализован в двух классах по-разному. Тем не менее в каждом из них должен поддерживаться один и тот же набор методов данного интерфейса. А в том коде, где известен такой интерфейс, могут использоваться объекты любого из этих двух классов, поскольку интерфейс для всех этих объектов остается одинаковым. Благодаря поддержке интерфейсов в C# может быть в полной мере реализован главный принцип полиморфизма: один интерфейс — множество методов.

Интерфейсы объявляются с помощью ключевого слова interface. Ниже приведена упрощенная форма объявления интерфейса:

interface имя{
    возвращаемый_тип имя_метода_1 (список_параметров);
    возвращаемый_тип имя_метода_2 (список_параметров);
    // ...
    возвращаемый_тип имя_метода_N (список_параметров);
}

где имя — это конкретное имя интерфейса. В объявлении методов интерфейса используются только их возвращаемый_тип и сигнатура. Они, по существу, являются абстрактными методами. Как пояснялось выше, в интерфейсе не может быть никакой реализации. Поэтому все методы интерфейса должны быть реализованы в каждом классе, включающем в себя этот интерфейс. В самом же интерфейсе методы неявно считаются открытыми, поэтому доступ к ним не нужно указывать явно.

Помимо методов, в интерфейсах можно также указывать свойства, индексаторы и события. Интерфейсы не могут содержать члены данных. В них нельзя также определить конструкторы, деструкторы или операторные методы. Кроме того, ни один из членов интерфейса не может быть объявлен как static.

Как только интерфейс будет определен, он может быть реализован в одном или нескольких классах. Для реализации интерфейса достаточно указать его имя после имени класса, аналогично базовому классу. Ниже приведена общая форма реализации интерфейса в классе:

class имя_класса : имя_интерфейса {
    // тело класса
}

где имя_интерфейса — это конкретное имя реализуемого интерфейса. Если уж интерфейс реализуется в классе, то это должно быть сделано полностью. В частности, реализовать интерфейс выборочно и только по частям нельзя.

В классе допускается реализовывать несколько интерфейсов. В этом случае все реализуемые в классе интерфейсы указываются списком через запятую. В классе можно наследовать базовый класс и в тоже время реализовать один или более интерфейс. В таком случае имя базового класса должно быть указано перед списком интерфейсов, разделяемых запятой.

Методы, реализующие интерфейс, должны быть объявлены как public. Дело в том, что в самом интерфейсе эти методы неявно подразумеваются как открытые, поэтому их реализация также должна быть открытой. Кроме того, возвращаемый тип и сигнатура реализуемого метода должны точно соответствовать возвращаемому типу и сигнатуре, указанным в определении интерфейса.

Давайте рассмотрим пример:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ConsoleApplication1
{
    // Создаем два интерфейса, описывающих абстрактные методы 
    // арифметических операций и операций Sqrt и Sqr
    public interface IArOperation
    {
        // Определяем набор абстрактных методов
        int Sum();
        int Otr();
        int Prz();
        int Del();
    }

    public interface ISqrSqrt
    {
        int Sqr(int x);
        int Sqrt(int x);
    }

    // Данный класс реализует интерфейс IArOperation
    class A : IArOperation
    {
        int My_x, My_y;

        public int x
        {
            set { My_x = value; }
            get { return My_x; }
        }

        public int y
        {
            set { My_y = value; }
            get { return My_y; }
        }

        public A() { }
        public A(int x, int y)
        {
            this.x = x;
            this.y = y;
        }

        // Реализуем методы интерфейса
        public virtual int Sum()
        {
            return x + y;
        }

        public int Otr()
        {
            return x - y;
        }

        public int Prz()
        {
            return x * y;
        }

        public int Del()
        {
            return x / y;
        }

        // В данном классе так же можно реализовать собственные методы
        public virtual void rewrite()
        {
            Console.WriteLine("Переменная x: {0}\nПеременная y: {1}",x,y);
        }
    }

    // Данный класс унаследован от класса А, но при этом в нем не нужно
    // заново реализовывать интерфейс, но при этом можно переопределить
    // некоторые его методы
    class Aa : A
    {
        public int z;

        public Aa(int z, int x, int y)
            : base(x, y)
        {
            this.z = z;
        }

        // Переопределим метод Sum
        public override int Sum()
        {
            return base.x + base.y + z;
        }

        public override void rewrite()
        {
            base.rewrite();
            Console.WriteLine("Переменная z: " + z);
        }
    }

    // Данный класс унаследован от класса А, и при этом
    // реализует интерфейс ISqrSqrt
    class Ab : A, ISqrSqrt
    {
        public int Sqr(int x)
        {
            return x * x;
        }

        public int Sqrt(int x)
        {
            return (int)Math.Sqrt((double)(x));
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main()
        {
            A obj1 = new A(x: 10, y: 12);
            Console.WriteLine("obj1: ");
            obj1.rewrite();
            Console.WriteLine("{0} + {1} = {2}",obj1.x,obj1.y,obj1.Sum());
            Console.WriteLine("{0} * {1} = {2}", obj1.x, obj1.y, obj1.Prz());
            Aa obj2 = new Aa(z: -3, x: 10, y: 14);
            Console.WriteLine("\nobj2: ");
            obj2.rewrite();
            Console.WriteLine("{0} + {1} + {3} = {2}", obj2.x, obj2.y, obj2.Sum(), obj2.z);

            Console.ReadLine();
        }
    }
}

Обратите внимание на структуру реализации данных интерфейсов в приведенном примере. Диаграмма классов, иллюстрирующая вышеуказанный пример показана ниже: