Head First Design Patterns 一书中的接口到接口关联

Question

Head First Design Patterns 一书介绍了以下 UML 作为观察者模式的示例：

这张图让我印象深刻的是Subject和Observer接口之间的关联关系。据我了解 Java 接口，它们不能以这种方式实现“Has-a”关系。

当我查看几页后提供的实现示例时，我发现接口果然是普通的旧接口：

public interface Subject {
  public void registerObserver(Observer o);
  public void removeObserver(Observer o);
  public void notifyObservers;
}

public interface Observer {
  public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

而是在具体WeatherData和Display中实现了关联关系classes:

public class WeatherData implements Subject {
  private List<Observer> observers;
  //more code
}

不符合UML，感觉有点不对。为什么不直接将 Subject 实现为抽象 class 呢？ UML 规范是否形式化了将一个接口与另一个接口相关联的想法？

Answer 1

你的提问是对的。让我们看看为什么事情是这样的：

接口代表契约。在Java中，契约主要是一套方法。在 UML 中，它可以更广泛，例如是关于操作（方法）、属性（字段）、关联（不是 java 语言特性：有几种方法可以实现它们）或约束（前提条件、后置条件、不变量等）。
类必须履行他们 realize/implement 接口的合同 。在 Java 中，编译器只会验证 class 是否实现了接口所需的方法以及正确的签名。开发人员永远不会期望更多，即 java class 的行为符合接口的文档。在 UML 中，您同样希望 class 为自己提供接口所承诺的所有功能（参见 here）。
如何执行规则？ 在 Java 中，您必须明确：必须提供所有方法，否则会出现编译错误.如果您使用 TDD，您还会预见到一组测试来验证对象的行为是否符合接口的约定。在 UML 中，您可能会有歧义，因为您不必在图表中显示所有内容。因此，如果您不显示 class 特征或关联，并不意味着没有这样的东西：该东西可能在模型中但未在特定图表中显示。因此，如果 class 实现了一个接口，您可以假设它提供了元素，即使它们没有显示在图中。如果您使用这样一个模棱两可的图表来生成代码，代码将无法编译。

回到你的观察者：

图表告诉我们 Subject 与 Observer 有可导航的关联。在代码中，你不能在接口中实现甚至直接声明这种关系。但是，Subject 接口应允许注册和删除 Observers，这一事实暗示了这种关联。
图表没有告诉我们 WheatherData 与 CurrentConditionDisplay 有可导航的关联。但原则上，他们应该，因为这些 classes 分别实现 Subject 和 Observer。这使得图表不明确。然而，如果我们相信这些 classes 符合接口，我们可以在不显示额外关联的情况下生活，只是假设它们必须在这里。此外，严格的 UML 合规性要求在此处添加 3 个这样的关联，使图表更难阅读。

现在，正如您所说的那样，我们可以使用抽象 class 而不是接口来实现设计模式。但是由于 Java 不允许多重继承，这种方法将禁止主体或观察者处于其他 class 层次结构中。

一些额外的背景

首先，观察者模式——正如 Heads first Design Pattern 中的所有模式一样——起源于 GoF。有趣的是，GoF 早于 UML 和 Java；它的模式只使用 class 继承，如果需要使用多重继承。当书中提到“接口”时，它只是关于 classes 暴露的隐式接口，通常是抽象的 classes.

当 Java 出来时，转换所有这些设计模式是一个挑战，在接口（在 Java 意义上）和抽象 classes 之间做出明确的区分。这就是为什么您经常会在这些模式的 class 图表中发现多个变体。

正面领先也不例外。那本优秀书籍的目标是教授在编码中使用模式。因此，其图表的主要目的是传达设计意图，而不是教授高级 UML 的严格使用。因此，他们使用的图表有时可能在形式上模棱两可。总的来说，我认为他们做得很好。

Head First Design Patterns 一书中的接口到接口关联

Interface to interface association in the book Head First Design Patterns

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一些额外的背景