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Java抽象类 接口

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一. 抽象类

在面向对象的概念中,所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来,并不是所有的类都是用来描绘对象的,如果 一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类。

1. 抽象类的语法

在Java中,一个类如果被 abstract 修饰称为抽象类,抽象类中被 abstract 修饰的方法称为抽象方法,抽象方法不用给出具体的实现体。

抽象类也是类,内部可以包含普通方法和属性,甚至构造方法

// 抽象类:被abstract修饰的类
public abstract class Shape {
    // 抽象方法:被abstract修饰的方法,没有方法体
    abstract public void draw();
    abstract void calcArea();
    // 抽象类也是类,也可以增加普通方法和属性
    protected double area; // 面积
    public double getArea(){
        return area;
    }
}

2. 抽象类的特性

abstract class Shape {
    //抽象方法
    public abstract void draw();
}

class Rect extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个矩形!");
    }
}

class Cycle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个圆!");
    }
}

class Triangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个三角形!");
    }
}

class Flower extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一朵❀!");
    }
}

public class Test {
    //向上转型实现多态
    public static void drawMap(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Rect rect = new Rect();
        drawMap(rect);
        drawMap(new Cycle());
        drawMap(new Triangle());
        drawMap(new Flower());
    }
}

3. 抽象类的作用

抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类. 然后让子类重写抽象类中的抽象方法; 使用抽象类相当于多了一重编译器的校验。

使用抽象类的场景思考,代码中的实际工作不应该由父类完成, 而应由子类完成;那么此时如果不小心误用成父类 了, 使用普通类编译器是不会报错的;但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误, 让我们尽早发现问题.

很多语法存在的意义都是为了 “预防出错”, 例如 final 关键字也是类似;创建的变量用户不去修改, 不 就相当于常量嘛? 但是加上 final 能够在不小心误修改的时候, 让编译器及时提醒我们.

充分利用编译器的校验, 在实际开发中是非常有意义的.

二. 接口

1. 接口的概念

在现实生活中,接口的例子比比皆是,比如:笔记本上的USB口,电源插座等。

电脑的USB口上,可以插:U盘、鼠标、键盘…所有符合USB协议的设备

电源插座插孔上,可以插:电脑、电视机、电饭煲…所有符合规范的设备

通过上述例子可以看出:接口就是公共的行为规范标准,大家在实现时,只要符合规范标准,就可以通用。

在Java中,接口可以看成是:多个类的公共规范,是一种引用数据类型。

Java接口是一系列方法的声明,是一些方法特征的集合,一个接口只有方法的特征没有方法的实现,因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现,而这些实现可以具有不同的行为(功能)。

接口可以理解为一种特殊的类,里面全部是由全局常量和公共的抽象方法所组成。接口是解决Java无法使用多继承的一种手段,但是接口在实际中更多的作用是制定标准的。或者我们可以直接把接口理解为100%的抽象类,既接口中的方法必须全部是抽象方法。(JDK1.8之前可以这样理解)

2. 语法规则

接口的定义格式与定义类的格式基本相同,将class关键字换成 interface关键字,就定义了一个接口。

public interface 接口名称{
    // 抽象方法
    public abstract void method1(); 
    // public abstract 是固定搭配,可以不写
    public void method2();
    abstract void method3();
    void method4();
    // 注意:在接口中上述写法都是抽象方法,跟推荐方式4,代码更简洁
}

小建议:

创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头.

接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词.

阿里编码规范中约定, 接口中的方法和属性不要加任何修饰符号, 保持代码的简洁性.

3. 接口的使用

接口不能直接使用,必须要有一个"实现类"来"实现"该接口,实现接口中的所有抽象方法。

子类和父类之间是extends 继承关系,类与接口之间是 implements 实现关系。

public class 类名称 implements 接口名称{
// ...
}

请实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子

  1. USB接口:包含打开设备、关闭设备功能
  2. 笔记本类:包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能
  3. 鼠标类:实现USB接口,并具备点击功能
  4. 键盘类:实现USB接口,并具备输入功能
// USB接口
public interface USB {
    void openDevice();
    void closeDevice();
}
// 鼠标类,实现USB接口
public class Mouse implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }
    public void click(){
        System.out.println("鼠标点击");
    }
}
// 键盘类,实现USB接口
public class KeyBoard implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }
    public void inPut(){
        System.out.println("键盘输入");
    }
}
// 笔记本类:使用USB设备
public class Computer {
    public void powerOn(){
        System.out.println("打开笔记本电脑");
    }
    public void powerOff(){
        System.out.println("关闭笔记本电脑");
    }
    public void useDevice(USB usb){
        usb.openDevice();
        if(usb instanceof Mouse){
            Mouse mouse = (Mouse)usb;
            mouse.click();
        }else if(usb instanceof KeyBoard){
            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;
            keyBoard.inPut();
        }
        usb.closeDevice();
    }
}

// 测试类:
public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();
        // 使用鼠标设备
        computer.useDevice(new Mouse());
        // 使用键盘设备
        computer.useDevice(new KeyBoard());
        computer.powerOff();
    }
}

4. 接口的特性

1.接口类型是一种引用类型,使用interface来修饰,但是不能直接new接口的对象

2.类和接口之间用implements来实现

3.接口中每一个方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract(只能是public abstract,其他修饰符都会报错)

4.接口中的方法是不能在接口中实现的,只能由实现接口的类来实现

5.重写接口中方法时,不能使用default访问权限修饰

6.接口中可以含有变量,但是接口中的变量会被隐式的(默认)指定为 public static final 变量

7.实现类重写接口中的抽象方法,必须加上public来修饰

8.接口中不能有静态代码块和构造方法

9.接口虽然不是类,但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class

10.如果不想实现接口当中的抽象方法,那么实现类必须设置为抽象类;但是如果这个类再被其它类继承,那么必须重写抽象方法

11.一个类可以实现多个接口,使用implements用逗号隔开

5. 实现多个接口

在Java中,类和类之间是单继承的,一个类只能有一个父类,即Java中不支持类的多继承,但是一个类可以实现多个接口,使用implements用逗号隔开;可以用接口达到多继承的效果,解决了Java中类不支持多继承的问题。

下面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时也可以实现多种接口.

//动物类
class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//提供一组接口, 分别表示 "会飞的", "会跑的", "会游泳的".
interface IFlying {
    void fly();
}
interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}
//猫, 是会跑的.
class Cat extends Animal implements IRunning {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");
    }
}
//鱼, 是会游的.
class Fish extends Animal implements ISwimming {
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
    }
}
//青蛙, 既能跑, 又能游
class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
    public Frog(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在往前跳");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");
    }
}
//鸭子,可以飞、跑和游泳
class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
    public Duck(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
    }
}

继承表达的含义是 is - a 语义, 而接口表达的含义是 具有 xxx 特性 .

猫是一种动物, 具有会跑的特性.

青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳

鸭子也是一种动物, 既能跑, 也能游, 还能飞

这样的设计充分体现出多态的好处, 我们可以"忘记"类型; 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型, 而只关注某个类是否具备某种能力;通过接口可以让其具备这种能力,进而通过接口引用实现多态。

比如下面的funRun方法

public static void funRun(IRunning running) {
        running.run();
}

在这个方法内部, 我们并不关注到底是哪种动物, 只要参数是会跑的就行

public class Test {
    public static void funRun(IRunning running) {
        running.run();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("小猫");
        funRun(cat);

        Frog frog = new Frog("小青蛙");
        funRun(frog);
    }
}

甚至参数可以不是 “动物”, 只要会跑!

class Robot implements IRunning {
    private String name;
    public Robot(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用轮子跑");
    }
}

public class Test {
    public static void funRun(IRunning running) {
        running.run();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Robot robot = new Robot("机器人");
        funRun(robot);
    }
}

6. 接口间的继承

在Java中,类和类之间是单继承的,一个类可以实现多个接口,接口与接口之间可以多继承。

用接口可以达到多继承的目的。 接口可以继承一个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字.

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起.

interface IFLying {
    void flying();
}
interface ISwimming {
    void swimming();
}
interface IRunning {
    void running();
}
//把IRunning,ISwimming,Iflying全部继承到IThreehabitat上
interface IThreehabitat extends IFLying,IRunning,ISwimming{

}

class Animal {
    public String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

}

class Duck extends Animal implements IThreehabitat {

    public Duck(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void flying() {
        System.out.println(name + "正在飞!");
    }

    @Override
    public void swimming() {
        System.out.println(name + "正在游泳!");
    }

    @Override
    public void running() {
        System.out.println(name + "正在跑!");
    }
}



public class Test {
    public static void func(IThreehabitat iThreehabitat) {
        iThreehabitat.flying();
        iThreehabitat.running();
        iThreehabitat.swimming();
    }

    public static void main(String[] args) {
        func(new Duck("小黄"));
    }
}

三. 抽象类和接口的区别

核心区别:

抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法

相同点:

不同点:

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