Java基础系列4：抽象类与接口的前世此生

时间  2019-11-12
标签 java 基础 系列 抽象 接口 前世 此生 栏目 Java 繁體版
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该系列博文会告诉你如何从入门到进阶，一步步地学习Java基础知识，并上手进行实战，接着了解每一个Java知识点背后的实现原理，更完整地了解整个Java技术体系，造成本身的知识框架。java

 

一、抽象类：

 

当编写一个类时，经常会为该类定义一些方法，这些方法用以描述该类的行为方式，那么这些方法都有具体的方法体。但在某些状况下，某个父类只是知道其子类应该包含怎样的方法，但没法准确地知道这些子类如何实现这些方法。例如定义了一个Shape类，这个类应该提供一个计算周长的方法calPerimeter()，但不一样Shape子类对周长的计算方法是不同的，即Shape类没法准确地知道其子类计算周长的方法。设计模式

可能有读者会提出，既然Shape类不知道如何实现calPerimeter()方法，那就干脆不要管它了！这不是一个好思路：假设有一个Shape引用变量，该变量实际上引用到Shape子类的实例，那么这个Shape变量就没法调用calPerimeter()方法，必须将其强制类型转换为其子类类型，才可调用calPerimeter0方法，这就下降了程序的灵活性。框架

如何既能让Shape类里包含calPerimeter()方法，又无须提供其方法实现呢？使用抽象方法便可知足该要求：抽象方法是只有方法签名，没有方法实现的方法。ide

 

定义：

抽象方法和抽象类必须使用abstract修饰符来定义，有抽象方法的类只能被定义成抽象类，抽象类里面能够没有抽象方法。学习

抽象方法和抽象类的规则以下：测试

  • 抽象类必须使用abstract修饰符来修饰，抽象方法也必须使用abstract修饰符来修饰，抽象方法不能有方法体。
  • 抽象类不能被实例化，没法使用new关键字来调用抽象类的构造器建立抽象类的实例。即便抽象类里不包含抽象方法，这个抽象类也不能建立实例。
  • 抽象类能够包含成员变量、方法（普通方法和抽象方法均可以）、构造器、初始化块、内部类（接口、枚举）5种成分。抽象类的构造器不能用于建立实例，主要是用于被其子类调用。
  • 含有抽象方法的类（包括直接定义了一个抽象方法；或继承了一个抽象父类，但没有彻底实现父类包含的抽象方法；或实现了一个接口，但没有彻底实现接口包含的抽象方法三种状况）只能被定义成抽象类。

 

说了一大堆概念，听得有点糊涂了，下面咱们来看一段代码：this

下面定义一个Shape抽象类：设计

public abstract class Shape {
	
	{
		System.out.println("执行Shape的初始化块");
	}
	
	private String color;
	
	//定义一个计算周长的抽象方法
	public abstract double calPerimeter();
	
	//定义一个返回形状的抽象方法
	public abstract String getType();
	
	//定义Shape的构造器，该构造器并非用于建立对象，而是被子类调用
	public Shape() {}
	
	public Shape(String color) {
		System.out.println("执行Shape的构造器");
		this.color=color;
	}

	public String getColor() {
		return color;
	}

	public void setColor(String color) {
		this.color = color;
	}
	

}

　　

上面的Shape类里包含了两个抽象方法：calPerimeter()和 getType()，因此这个Shape类只能被定义成抽象类。Shape类里既包含了初始化块，也包含了构造器，这些都不是在建立 Shape对象时被调用的，而是在建立其子类的实例时被调用。对象

抽象类不能用做建立实例，只能当作父类被其余子类继承。blog

下面定义一个三角形类，三角形类被定义成普通类，继承Shape抽象类，所以必须实现Shape类中的抽象方法

public class Triangle extends Shape {
	
	//定义三角形的三边
	private double a;
	private double b;
	private double c;
	
	public Triangle(String color,double a,double b,double c) {
		super(color);
		setSize(a, b, c);
	}
	
	public void setSize(double a,double b,double c) {
		if(a+b<=c||a+c<=b||b+c<=a) {
			System.out.println("三角形两边之和必须大于第三边");
			return;
		}
		this.a=a;
		this.b=b;
		this.c=c;
	}
	
	

	//重写Shape类计算周长的方法
	@Override
	public double calPerimeter() {
		return a+b+c;
	}

	//重写Shape类返回形状的方法
	@Override
	public String getType() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "三角形";
	}

}

　　

上面的Triangle类继承了Shape抽象类，并实现了Shape类中两个抽象方法，是一个普通类，所以能够建立 Triangle类的实例，可让一个Shape类型的引用变量指向Triangle对象。

 

下面编写测试代码：

public class TestShape {

	public static void main(String[] args) {
		Shape s1=new Triangle("黑色", 3, 4, 5);
		System.out.println(s1.getColor());
		System.out.println(s1.getType());
	}
}

　　

输出结果：

执行Shape的初始化块
执行Shape的构造器
黑色
三角形

　　

利用抽象类和抽象方法的优点，能够更好的发挥多态的优点，使得程序更加灵活。

 

使用抽象类有如下几点须要注意：

 

一、当使用abstract修饰类时，代表这个类时抽象类，不能实例化，只能被继承；当使用abstract修饰方法时，代表这个方法必须由子类去实现。

二、final修饰的类不能被继承，final修饰的方法不能被重写，所以final和abstract不能同时出现。

三、abstract不能用于修饰成员变量，不能用于修饰局部变量，即没有抽象变量、没有抽象成员变量等说法；abstract也不能用于修饰构造器，没有抽象构造器，抽象类里定义的构造器只能是普通构造器。

四、当使用static修饰一个方法时，代表这个方法属于该类自己，即经过类就可调用该方法，但若是该方法被定义成抽象方法，则将致使经过该类来调用该方法时出现错误（调用了一个没有方法体的方法确定会引发错误）。所以static和abstract不能同时修饰某个方法，即没有所谓的类抽象方法。

五、abstract修饰的方法没有方法体，必须被之类重写才有意义，因此抽象方法不能用private修饰，也就是private和abstract不能同时使用。

 

抽象类的做用：

  • 从前面的示例程序能够看出，抽象类不能建立实例，只能当成父类来被继承。从语义的角度来看，抽象类是从多个具体类中抽象出来的父类，它具备更高层次的抽象。从多个具备相同特征的类中抽象出一个抽象类，以这个抽象类做为其子类的模板，从而避免了子类设计的随意性。
  • 抽象类体现的就是一种模板模式的设计，抽象类做为多个子类的通用模板，子类在抽象类的基础上进行扩展、改造，但子类整体上会大体保留抽象类的行为方式。
  • 若是编写一个抽象父类，父类提供了多个子类的通用方法，并把一个或多个方法留给其子类实现，这就是一种模板模式，模板模式也是十分常见且简单的设计模式之一。例如前面介绍的 Shape、Triangle类，已经使用了模板模式。

 

 

二、接口

抽象类是从多个类中抽象出来的模板，若是将这种抽象进行得更完全，则能够提炼出一种更加特殊的“抽象类”——接口（interface）。Java9对接口进行了改进，容许在接口中定义默认方法和类方法，默认方法和类方法均可以提供方法实现，Java9为接口增长了一种私有方法，私有方法也可提供方法实

 

定义：

和类定义的不一样，定义接口再也不使用class关键字，而是使用interface关键字。接口的基本语法以下：

[修饰符] interface 接口名称 extends 父接口1 父接口2 ....

{

　　零到多个常量定义...

　　零到多个抽象方法定义...

　　零到多个内部类，接口，枚举定义...

　　零到多个私有方法，默认方法或者类方法定义...

}

 

  1. 修饰符能够是public或者省略，若是省略了public访问控制符，则默认采用包权限访问控制符，即只有在相同包结构下才能够访问该接口。
  2. 接口名应与类名采用相同的命名规则，即若是仅从语法角度来看，接口名只要是合法的标识符便可；若是要遵照Java可读性规范，则接口名应由多个有意义的单词连缀而成，每一个单词首字母大写，单词与单词之间无须任何分隔符。接口名一般可以使用形容词。
  3. 一个接口能够有多个直接父接口，但接口只能继承接口，不能继承类。
  4. 接口中能够包含成员变量（只能是静态常量），方法（只能是抽象实例方法、类方法、默认方法或私有方法），内部类（包括内部接口，枚举）定义
  5. 接口中定义的常量系统会自动为常量加上static和final两个修饰符
  6. 接口中定义的方法只能是抽象实例方法、类方法、默认方法或私有方法，若是定义的不是类方法，默认方法和私有方法，系统将自动为普通方法增长abstract修饰符，接口中的普通方法老是用public abstract来修饰，但类方法，默认方法，私有方法都必须有方法体实现。

 

下面来看一个具体的接口：

public interface Output {
	
	//接口中定义的成员变量只能是常量
	int MAX_CACHE_LINE=50;
	
	//接口中定义的普通方法只能是public abstract抽象方法
	void out();
	
	//在接口中定义默认方法，须要用default修饰	
	default void print(String...msg) {
		for (String str : msg) {
			System.out.println(str);
		}
	}
	
	//在接口中定义类方法，须要使用static修饰
	static String staticTest() {
		return "接口中的类方法";
	}
	
	//定义私有方法
	private void foo() {
		System.out.println("接口中的私有方法");
	}
	
	//定义私有静态方法
	private static void bar() {
		System.out.println("bar私有静态方法");
	}

}

　　

接口的继承：

接口的继承和类继承不同，接口彻底支持多继承，即一个接口能够有多个直接父接口。和类继承类似，子接口扩展某个父接口，将会得到父接口里定义的全部抽象方法、常量。

一个接口继承多个父接口时，多个父接口排在extends关键字以后，多个父接口之间以英文逗号（，）隔开。下面程序定义了三个接口，第三个接口继承了前面两个接口。

 

interface InterfaceA{
	int PROP_A=5;
	void testA();
}

interface InterfaceB{
	int PROP_B=6;
	void testB();
}

interface InterfaceC extends InterfaceA,InterfaceB{
	int PROP_C=7;
	void testC();
}

public class InterfaceExtendsTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(InterfaceC.PROP_A);
		System.out.println(InterfaceC.PROP_B);
		System.out.println(InterfaceC.PROP_C);
	}

}

　　

 

使用接口：

接口不能用于建立实例，但接口能够用于声明引用类型变量。当使用接口来声明引用类型变量时，这个引用类型变量必须引用到其实现类的对象。除此以外，接口的主要用途就是被实现类实现。概括起来，接口主要有以下用途。

  1. 定义变量，也可用于进行强制类型转化
  2. 调用接口中定义的常量
  3. 被其余类实现

一个类但是实现多个接口，用关键字implements实现，类实现接口的语法格式以下：

[修饰符] class 类名 extends 父类 implements 接口1，接口2...{

　　类体部分

}

注意：类实现接口时必需要实现接口中全部的抽象方法

 

interface interfaceA{
	void printA();
}

interface interfaceB{
	void printB();
}

public class ImplmentsTest implements interfaceA,interfaceB {

	@Override
	public void printB() {
		System.out.println("printB");
	}

	@Override
	public void printA() {
		System.out.println("printA");
	}

}

　　

上述代码的ImplmentsTest实现了两个接口，并重写了其中的抽象方法

 

接口和抽象类的区别：

相同点：

  • 接口和抽象类都不能被实例化，它们都位于继承树的顶端，用于被其余类实现和继承。
  • 接口和抽象类均可以包含抽象方法，实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法。

 

不一样点：

  • 接口里只能包含抽象方法、静态方法、默认方法和私有方法，不能为普通方法提供方法实现；抽象类则彻底能够包含普通方法。
  • 接口里只能定义静态常量，不能定义普通成员变量；抽象类里则既能够定义普通成员变量，也能够定义静态常量。
  • 接口里不包含构造器；抽象类里能够包含构造器，抽象类里的构造器并非用于建立对象，而是让其子类调用这些构造器来完成属于抽象类的初始化操做。
  • 接口里不能包含初始化块；但抽象类则彻底能够包含初始化块。
  • 一个类最多只能有一个直接父类，包括抽象类；但一个类能够直接实现多个接口，经过实现多个接口能够弥补Java单继承的不足。
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