Java 抽象类和接口

登神长阶 第三阶 抽象类和接口

目录

‍一.抽象类

1.定义及其作用

2.语法

3.特性

4.意义

二.接口

1.定义及其作用

2.语法

3.具体使用

4.特性

5.多个接口的实现

‍❄️6.接口间的继承

三.抽象类与接口的对比

四.总结与反思

‍一.抽象类

1.定义及其作用

定义

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

抽象类的定义在Java中，通过使用关键字abstract可以定义一个抽象类。抽象类可以包含抽象方法，也可以包含非抽象方法

public abstract class AbstractClass {// 抽象方法public abstract void abstractMethod();// 非抽象方法public void nonAbstractMethod() {// 方法实现}}

说明：

1.矩形，三角形，圆形都是图形，因此和Shape类的惯性应该是继承关系

2.虽然图形Shape中也存在draw的方法，但是由于Shape类并不是具体的图形，因此其内部的draw方法实际上是没有办法实现的

3.由于Shape类没有办法描述一个具体的图形，导致其draw()方法无法具体实现，因此可以将Shape类设计为“抽象类”

1. 提供模板: 抽象类可以定义一些通用的逻辑和数据结构，并且通过抽象方法要求子类实现特定的行为，从而提供了一种模板设计方案。
2. 封装子类共性: 抽象类可以用于封装子类之间的共同属性和行为，从而提高代码的复用性和可维护性。
3. 约束子类行为: 通过定义抽象方法，抽象类可以约束其子类必须实现特定的行为，从而确保了子类的一致性。

2.语法

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public double getArea(){return area;}protected double area; // 面积}

注意：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

3.特性

1.抽象类不能被实例化，即不能直接创建抽象类的对象。

Shape shape = new Shape();// 编译出错Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化

2.抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类 3.抽象方法不能被 final 和 static 修饰，因为抽象方法要被子类重写

public abstract class Shape {abstract final void methodA();abstract public static void methodB();}// 编译报错：// Error:(20, 25) java: 非法的修饰符组合: abstract和final// Error:(21, 33) java: 非法的修饰符组合: abstract和static

4.抽象方法不能是 private 的

abstract class Shape {abstract private void draw();}// 编译出错Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private

5.抽象类可以包含成员变量和非抽象方法的实现。也就是说抽象类中可以有构造方法供子类创建对象时，初始化父类的成员变量

6.抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰

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public double getArea(){return area;}protected double area; // 面积}// 矩形类public class Rect extends Shape {private double length;private double width;Rect(double length, double width){this.length = length;this.width = width;}public void draw(){System.out.println("矩形: length= "+length+" width= " + width);}public void calcArea(){area = length * width;}}// 圆类：public class Circle extends Shape{private double r;final private static double PI = 3.14;public Circle(double r){this.r = r;}public void draw(){System.out.println("圆：r = "+r);}public void calcArea(){area = PI * r * r;}}// 三角形类：public abstract class Triangle extends Shape {private double a;private double b;private double c;@Overridepublic void draw() {System.out.println("三角形：a = "+a + " b = "+b+" c = "+c);}// 三角形：直角三角形、等腰三角形等，还可以继续细化//@Override//double calcArea(); // 编译失败：要么实现该抽象方法，要么将三角形设计为抽象类}

4.意义

使用抽象类的场景就如上面的代码, 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”, 例如我们曾经用过的 final 也是类似，创建的变量用户不去修改, 作为常量，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.定义及其作用

定义

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中的接口是一种抽象类型，它定义了一组方法的签名但没有提供方法的实现接口使用关键字interface来声明，然后其他类可以通过关键字implements来实现接口中定义的方法。

作用

1. 实现多重继承：Java中的类只支持单一继承，但是一个类可以实现多个接口。这使得接口成为实现多重继承的一种途径。

2. 规范实现类的行为：接口定义了一组方法的契约，实现接口的类必须提供这些方法的具体实现。这种方式可以规范实现类的行为，确保其拥有特定的方法和行为。

3. 松耦合：接口可以帮助实现类与调用方之间实现松耦合。调用方不需要知道实现类的具体细节，只需要知道接口的方法签名即可调用相应的方法。

4. 定义常量：接口可以包含常量的定义，这些常量在接口中默认为public static final，因此可以被实现接口的类直接访问。

2.语法

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（method4（）），代码更简洁}

1. 创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头. 2. 接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词. 3. 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.具体使用

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。

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

注意：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。

请看以下代码：

package demo1;//USB接口public interface IUSB {void openDevice();void closeDevice();}// 鼠标类，实现USB接口public class Mouse implements USB {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开鼠标");}@Overridepublic 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 {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开键盘");}@Overridepublic 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.特性

1. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象

public class TestUSB {public static void main(String[] args) {USB usb = new USB();}}// Error:(10, 19) java: day20210915.USB是抽象的; 无法实例化

2.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)

public interface USB {// Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符privateprivate void openDevice();void closeDevice();}

3.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

public interface USB {void openDevice();// 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法// Error:(5, 23) java: 接口抽象方法不能带有主体void closeDevice(){System.out.println("关闭USB设备"); }}

4.重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

public interface USB {void openDevice(); // 默认是public的void closeDevice(); // 默认是public的}public class Mouse implements USB { @Overridevoid openDevice() {System.out.println("打开鼠标");}// ...}// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

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

public interface USB {double brand = 3.0; // 默认被public static final 修饰void openDevice();void closeDevice();}public class TestUSB {public static void main(String[] args) {System.out.println(USB.brand); // 可以直接通过接口名访问，说明是静态的// 编译报错：Error:(12, 12) java: 无法为最终变量brand分配值USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性}}

6.接口中不能有静态代码块和构造方法

public interface USB {// 编译失败public USB(){}{} // 编译失败void openDevice();void closeDevice();}

7. 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 8. 如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类 9. jdk8 中：接口中还可以包含 default 方法。

5.多个接口的实现

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中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口。下面通过类来表示一组动物：

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

另外我们再提供一组接口, 分别表示动物的各种行为：

interface IRunning {void run();}interface ISwimming {void swim();}

再创建几个具体的动物，进行对比

//猫可以进行奔跑class Cat extends Animal implements IRunning {public Cat(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");}}//鱼可以在水中游泳class Fish extends Animal implements ISwimming {public Fish(String name) {super(name);}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");}}//青蛙作为两栖动物，同时兼有以上两种物种的行径class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {//注意此处实现多个接口的语法public Frog(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在往前跳");}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");}}

提示 , IDEA 中使用 ctrl + i 快速实现接口

注意：一个类实现多个接口时，每个接口中的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类。

上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口. 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. 鱼是一种动物，具有会游泳的特性 青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳

这样设计的好处在于时刻牢记多态的好处, 让程序猿 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.

‍❄️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。即：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.

interface IRunning {void run();}interface ISwimming {void swim();}// 两栖的动物, 既能跑, 也能游interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {}class Frog implements IAmphibious {...}

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起.

三.抽象类与接口的对比

抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式. 都需要重点掌握. 同时又要认清两者的区别(重要!!! 常见面试题). 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.

四.总结与反思

不要灰心，不要绝望，对一切都要乐观，需要有决心——这是最要紧的，有了决心一切困难的事都会变得容易。 ——果戈理

学习了Java中抽象类和接口后，我深刻意识到它们的重要性和灵活性。抽象类能够提供一部分实现，同时又能够定义抽象方法，使得子类必须实现这些方法，从而实现了代码的复用和统一规范。而接口则更加灵活，能够定义一系列方法但不包含任何实现，实现了类之间的松耦合。通过学习抽象类和接口，我不仅对面向对象编程有了更深入的理解，也掌握了更多灵活的代码组织方式，为今后的开发打下了坚实基础。

以上，就是本期的全部内容啦，若有错误疏忽希望各位大佬及时指出

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