C#接口的定义与使用

第1章　接口（interface）是什么

1.1 定义

• 接口是一组“能力”或“契约”的抽象描述，只规定“能做什么”，不规定“怎么做”。

• 在 C# 中，接口是一种完全抽象的类型（fully abstract type）。
• 关键词：interface。
• 命名规范：以大写字母 I 开头，如 ILogger、IDisposable。

1.2 语法骨架

public interface 接口名
{
    // 1. 属性
    数据类型 属性名 { get; set; }   // 自动属性写法
    // 2. 方法
    返回类型 方法名(参数列表);
    // 3. 索引器
    数据类型 this[int index] { get; set; }
    // 4. 事件
    event EventHandler 事件名;
}

• 成员默认 public，不允许显式写 public/private/protected。

• 不允许有字段(field) 和 实例构造函数。

第2章　实现接口的三种姿势

2.1 隐式实现（Implicit Implementation）

public class FileLogger : ILogger
{
    public void Log(string message) => Console.WriteLine($"[File] {message}");
}

• 类中 public 成员签名与接口成员一致即可。

• 通过类变量或接口变量都能调用。

2.2 显式实现（Explicit Implementation）

public class DbLogger : ILogger
{
    void ILogger.Log(string message)   // 无访问修饰符
        => Console.WriteLine($"[DB] {message}");
}

• 只能“接口变量”调用：ILogger log = new DbLogger(); log.Log(...)。

• 解决“菱形继承”时成员命名冲突。

2.3 结构体实现接口

public struct Point : IEquatable<Point>
{
    public int X, Y;
    public bool Equals(Point other) => X == other.X && Y == other.Y;
}

• 值类型也可实现接口，但注意装箱问题。

第3章　接口的进阶特性

interface IRunnable { void Run(); }
interface ILogger   { void Log(string msg); }

class Job : IRunnable, ILogger
{
    public void Run() => Log("Job is running");
    public void Log(string msg) => Console.WriteLine(msg);
}

3.2 接口继承接口

interface IAdvancedLogger : ILogger
{
    void LogError(Exception ex);
}

实现类必须实现全部成员（包括继承链）。

3.3 默认实现（C# 8.0+）

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
    void LogError(Exception ex) => Log($"Error: {ex.Message}");
}

• 实现类不强制实现 LogError。

• 解决“接口演化”问题，向后兼容。

3.4 静态抽象成员（C# 11+）

public interface IFactory<T> where T : new()
{
    static abstract T Create();
}

用于泛型数学、泛型工厂等高级场景。

第4章　完整案例：插件式日志系统

4.1 需求

• 系统同时支持控制台、文件、数据库三种日志输出。

• 可随时插拔新的日志方式。

• 调用端面向接口编程，不依赖具体实现。

4.2 设计

1. 定义接口 ILogger

2. 三种实现：ConsoleLogger、FileLogger、SqlLogger

3. 使用“工厂 + 反射”做插件加载

4. 客户端仅依赖 ILogger

4.3 代码实现 

(1) 接口：

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
    void LogError(Exception ex);
}

(2) 控制台实现：

public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message) => Console.WriteLine($"[Console] {DateTime.Now}: {message}");
    public void LogError(Exception ex) => Log($"ERROR: {ex}");
}

(3) 文件实现：

public class FileLogger : ILogger
{
    private readonly string _path;
    public FileLogger(string path) => _path = path;

    public void Log(string message)
        => File.AppendAllText(_path, $"{DateTime.Now}: {message}\n");

    public void LogError(Exception ex) => Log($"ERROR: {ex}");
}

(4) 工厂（简化版）：

public static class LoggerFactory
{
    public static ILogger Create(string type, params object[] args)
    {
        var t = Type.GetType(type, true);
        return (ILogger)Activator.CreateInstance(t, args);
    }
}

(5) 配置文件 appsettings.json

{
  "Logger": {
    "Type": "FileLogger",
    "Args": [ "app.log" ]
  }
}

（6） LoggerConfig 的定义

// 通常放在 Models 文件夹或 Config 文件夹下
public class LoggerConfig
{
    // 对应 JSON 里的 "Type"
    public string Type { get; set; }

    // 对应 JSON 里的 "Args"，由于 JSON 里是数组，所以用 object[]
    public object[] Args { get; set; } = Array.Empty<object>();
}

(7) 客户端：

var config = JsonSerializer.Deserialize<LoggerConfig>(File.ReadAllText("appsettings.json"));
ILogger logger = LoggerFactory.Create(config.Type, config.Args);

logger.Log("系统启动");
try { int x = 0, y = 1 / x; }
catch (Exception ex) { logger.LogError(ex); }

• 更换日志方式只需改配置，无需改业务代码。

第5章　常见误区与最佳实践

1. 接口 vs 抽象类
   • 接口：多继承、纯契约、无状态。
   • 抽象类：单继承、可包含状态、可含实现。

2. 接口隔离原则（ISP）
   • 不要强迫客户依赖它们不用的方法。
   • 把“胖接口”拆分为多个小接口。

3. 命名规范
   • 接口以 I 开头，实现类以接口名去掉 I 为后缀，如 SqlLogger : ILogger。

4. 显式实现的代价
   • 调用方必须转换成接口类型，降低可读性；除非解决冲突，否则优先隐式实现。