深入理解Java的接口和抽象类

如果你对接口和抽象类的使用场景比较模糊,这篇文章或许会对你有所帮助。

Java中,有两种实现OOP(Object Oriented
Programming)编程的方法:抽象,接口。

深入理解Java的接口和抽象类

  对于面向对象编程来说,抽象是它的一大特征之一。在Java中,可以通过两种形式来体现OOP的抽象:接口和抽象类。这两者有太多相似的地方,又有太多不同的地方。很多人在初学的时候会以为它们可以随意互换使用,但是实际则不然。今天我们就一起来学习一下Java中的接口和抽象类。

首先看抽象类,它介于普通类和接口之间,尽管在构建某些未实现方法的类时,很多时候
往往会去创建接口,但抽象类仍然很重要,因为你不可能总是使用纯接口。

final(不能被继承)与abstract(只能被继承)永远不能同时修饰类。

一.抽象类

  在了解抽象类之前,先来了解一下抽象方法。抽象方法是一种特殊的方法:它只有声明,而没有具体的实现。抽象方法的声明格式为:

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abstract void fun();

  抽象方法必须用abstract关键字进行修饰。如果一个类含有抽象方法,则称这个类为抽象类,抽象类必须在类前用abstract关键字修饰。因为抽象类中含有无具体实现的方法,所以不能用抽象类创建对象。

  下面要注意一个问题:在《JAVA编程思想》一书中,将抽象类定义为“包含抽象方法的类”,但是后面发现如果一个类不包含抽象方法,只是用abstract修饰的话也是抽象类。也就是说抽象类不一定必须含有抽象方法。个人觉得这个属于钻牛角尖的问题吧,因为如果一个抽象类不包含任何抽象方法,为何还要设计为抽象类?所以暂且记住这个概念吧,不必去深究为什么。

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[publicabstract class ClassName {
    abstract void fun();
}

  从这里可以看出,抽象类就是为了继承而存在的,如果你定义了一个抽象类,却不去继承它,那么等于白白创建了这个抽象类,因为你不能用它来做任何事情。对于一个父类,如果它的某个方法在父类中实现出来没有任何意义,必须根据子类的实际需求来进行不同的实现,那么就可以将这个方法声明为abstract方法,此时这个类也就成为abstract类了。

  包含抽象方法的类称为抽象类,但并不意味着抽象类中只能有抽象方法,它和普通类一样,同样可以拥有成员变量和普通的成员方法。注意,抽象类和普通类的主要有三点区别:

  1)抽象方法必须为public或者protected(因为如果为private,则不能被子类继承,子类便无法实现该方法),缺省情况下默认为public。

  2)抽象类不能用来创建对象;

  3)如果一个类继承于一个抽象类,则子类必须实现父类的抽象方法。如果子类没有实现父类的抽象方法,则必须将子类也定义为为abstract类。

  在其他方面,抽象类和普通的类并没有区别。

在面向对象的概念中,我们知道所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来却不是这样。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。抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念,是对一系列看上去不同,但是本质上相同的具体概念的抽象。比如:如果我们进行一个图形编辑软件的开发,就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念,它们是不同的,但是它们又都属于形状这样一个概念,形状这个概念在问题领域是不存在的,它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念,所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。”

一、抽象类

二.接口

  接口,英文称作interface,在软件工程中,接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里,我们可以体会到Java语言设计者的初衷,它是对行为的抽象。在Java中,定一个接口的形式如下:

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[publicinterface InterfaceName {
 
}

  接口中可以含有
变量和方法。但是要注意,接口中的变量会被隐式地指定为public static
final变量(并且只能是public static
final变量,用private修饰会报编译错误),而方法会被隐式地指定为public
abstract方法且只能是public
abstract方法(用其他关键字,比如private、protected、static、
final等修饰会报编译错误),并且接口中所有的方法不能有具体的实现,也就是说,接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别,接口是一种极度抽象的类型,它比抽象类更加“抽象”,并且一般情况下不在接口中定义变量。

  要让一个类遵循某组特地的接口需要使用implements关键字,具体格式如下:

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class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{
}

  可以看出,允许一个类遵循多个特定的接口。如果一个非抽象类遵循了某个接口,就必须实现该接口中的所有方法。对于遵循某个接口的抽象类,可以不实现该接口中的抽象方法。

抽象类的特征:

       抽象方法:只有声明,没有实现。

三.抽象类和接口的区别

1.语法层面上的区别

  1)抽象类可以提供成员方法的实现细节,而接口中只能存在public abstract
方法;

  2)抽象类中的成员变量可以是各种类型的,而接口中的成员变量只能是public
static final类型的;

  3)接口中不能含有静态代码块以及静态方法,而抽象类可以有静态代码块和静态方法;

  4)一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。

2.设计层面上的区别

  1)抽象类是对一种事物的抽象,即对类抽象,而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象,包括属性、行为,但是接口却是对类局部(行为)进行抽象。举个简单的例子,飞机和鸟是不同类的事物,但是它们都有一个共性,就是都会飞。那么在设计的时候,可以将飞机设计为一个类Airplane,将鸟设计为一个类Bird,但是不能将
飞行
这个特性也设计为类,因此它只是一个行为特性,并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将
飞行 设计为一个接口Fly,包含方法fly(
),然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机,比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可,对于鸟也是类似的,不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出,继承是一个
“是不是”的关系,而 接口 实现则是
“有没有”的关系。如果一个类继承了某个抽象类,则子类必定是抽象类的种类,而接口实现则是有没有、具备不具备的关系,比如鸟是否能飞(或者是否具备飞行这个特点),能飞行则可以实现这个接口,不能飞行就不实现这个接口。

  2)设计层面不同,抽象类作为很多子类的父类,它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范,它是一种辐射式设计。什么是模板式设计?最简单例子,大家都用过ppt里面的模板,如果用模板A设计了ppt
B和ppt C,ppt B和ppt
C公共的部分就是模板A了,如果它们的公共部分需要改动,则只需要改动模板A就可以了,不需要重新对ppt
B和ppt
C进行改动。而辐射式设计,比如某个电梯都装了某种报警器,一旦要更新报警器,就必须全部更新。也就是说对于抽象类,如果需要添加新的方法,可以直接在抽象类中添加具体的实现,子类可以不进行变更;而对于接口则不行,如果接口进行了变更,则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

  下面看一个网上流传最广泛的例子:门和警报的例子:门都有open(
)和close(
)两个动作,此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念:

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abstract class Door {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

  或者:

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interface Door {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

  但是现在如果我们需要门具有报警alarm(
)的功能,那么该如何实现?下面提供两种思路:

  1)将这三个功能都放在抽象类里面,但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能,但是有的门并不一定具备报警功能;

  2)将这三个功能都放在接口里面,需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open(
)和close( ),也许这个类根本就不具备open( )和close(
)这两个功能,比如火灾报警器。

  从这里可以看出, Door的open()
、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为,open()和close()属于门本身固有的行为特性,而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口,包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类,包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。

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interface Alram {
    void alarm();
}
 
abstract class Door {
    void open();
    void close();
}
 
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
    void oepn() {
      //....
    }
    void close() {
      //....
    }
    void alarm() {
      //....
    }
}

 

  参考资料:

  

  

  

  

  

出处:

  1. 如果从一个抽象类继承,并想创建该类的对象,那么就必须全部实现此抽象类的所有抽象方法。如果不这样做,那么继承后得到的便也是抽象类,且编译器会强制我们用abstract来修饰此类。
  2. 我们也可以创建一个没有任何抽象方法的抽象类,用来阻止产生这个类的任何对象。
  3. 抽象类可以有方法体,也就是实现的方法,

       抽象表示:abstract void fun();

来个例子:具体类:低级程序猿 高级程序猿共性:姓名 工号 薪水差异:
做事 奖金

      
抽象方法必须用abstract修饰。如果一个类含有抽象方法,由此类为抽象类,抽象类必须用abstract修改。

abstract class Programmer{ private String name; private String id; private int salary; public Programmer(){} public Programmer(String name,String id,int salary){ this.name=name; this.id=id; this.salary=salary; } public void setname(String name){ this.name=name; } public String getname(){ return name; } public void setid(String id){ this.id=id; } public String getid(){ return id; } public void setsalary(int salary){ this.salary=salary; } public int getsalary(){ return salary; } public abstract void work();}class BasicProgrammer extends Programmer{ public BasicProgrammer(){} public BasicProgrammer(String name,String id,int salary){ super(name,id,salary); } public void work(){ System.out.println; }}class GoodProgrammer extends Programmer{ private int money; public Goodprogrammer() {} public GoodProgrammer(String name,String id,int salary,int money){ super(name,id,salary); this.money=money; } public void setmoney(int money){ this.money=money; } public int getmoney(){ return money; } public void work(){ System.out.println; } }class AbstractTest{ public static void main(String[] args){ Programmer bp=new BasicProgrammer(); bp.setname("Basicprogrammer"); bp.setid; bp.setsalary; System.out.println(bp.getname()+"----"+bp.getid()+"----"+bp.getsalary; //这里不能向上转型,向上转型后不能调用子类特有的方法,多态的弊端 GoodProgrammer gp=new GoodProgrammer(); gp.setname("Goodprogrammer"); gp.setid; gp.setsalary; gp.setmoney; System.out.println(gp.getname()+"----"+gp.getid()+"----"+gp.getsalary()+"----"+gp.getmoney; }}

    
《Java编程思想》中:包含抽象方法的类。但是一个类若不包含抽象方法,用abstract修饰也是抽象类。但是如果一个抽象类中没有抽象方法,抽象类的设计即没有意义。

结果:Basicprogrammer—-00531—-8000Goodprogrammer—-00111—-20000—-10000

       因为抽象类中无具体方法,所以不能进行实例化。

再加一句——–在代码重构方面,抽象类很有用,因为它可以使我们很容易的将公共方法沿着继承层次结构向上移动

      
所以抽象类是为继承而生的,如果定义了抽象类而不去继承它,则创建抽象类的则没有意义。

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。这是之前对接口的描述,但Java8中添加了接口的新特性——–接口的默认方法和静态方法Java
8使用两个新概念扩展了接口的含义:默认方法和静态方法。默认方法使得接口有点类似traits,不过要实现的目标不一样。默认方法使得开发者可以在
不破坏二进制兼容性的前提下,往现存接口中添加新的方法,即不强制那些实现了该接口的类也同时实现这个新加的方法。默认方法和抽象方法之间的区别在于抽象方法需要实现,而默认方法不需要。接口提供的默认方法会被接口的实现类继承或者覆写,例子代码如下:

     
定义一个父类,若父类中一个方法在父类中没有实现的意义,必须通过子类完成各种实现,则可将此方法定义成抽象方法,则这个父类为抽象类。

private interface Defaulable { // Interfaces now allow default methods, the implementer may or // may not implement  them. default String notRequired() { return "Default implementation"; } }private static class DefaultableImpl implements Defaulable {}private static class OverridableImpl implements Defaulable { @Override public String notRequired() { return "Overridden implementation"; }}

     

Defaulable接口使用关键字default定义了一个默认方法notRequired()。DefaultableImpl类实现了这个接口,同时默认继承了这个接口中的默认方法;OverridableImpl类也实现了这个接口,但覆写了该接口的默认方法,并提供了一个不同的实现。Java
8带来的另一个有趣的特性是在接口中可以定义静态方法,例子代码如下:

二、接口

private interface DefaulableFactory { // Interfaces now allow static methods static Defaulable create( Supplier< Defaulable > supplier ) { return supplier.get(); }}

       interface

下面的代码片段整合了默认方法和静态方法的使用场景:

       泛指提供别人调用的方法或者函数。

public static void main( String[] args ) { Defaulable defaulable = DefaulableFactory.create( DefaultableImpl::new ); System.out.println( defaulable.notRequired; defaulable = DefaulableFactory.create( OverridableImpl::new); System.out.println( defaulable.notRequired;}

       对行为的一个抽象。

这段代码的输出结果如下:Default implementationOverridden
implementation由于JVM上的默认方法的实现在字节码层面提供了支持,因此效率非常高。默认方法允许在不打破现有继承体系的基础上改进接口。该特性在官方库中的应用是:给java.util.Collection接口添加新方法,如stream()、parallelStream()、forEach()和removeIf()等等。尽管默认方法有这么多好处,但在实际开发中应该谨慎使用:在复杂的继承体系中,默认方法可能引起歧义和编译错误。如果你想了解更多细节,可以参考官方文档。

      
接口中可包含变量和方法。变量只能用(默认也是,其他修饰编译报错)public
static final修饰。方法只能是(默认也是,其他修饰编译报错)public
abstract修饰。一般不在接口中定义变量。

接口的特征:

三、抽象类与类的区别

  1. 接口中的方法可以有参数列表和返回类型,但不能有任何方法体。

  2. 接口中可以包含字段,但是会被隐式的声明为 static 和 final 。

  3. 接口中的字段只是被存储在该接口的静态存储区域内,而不属于该接口。

  4. 接口中的方法可以被声明为 public 或不声明,但结果都会按照 public
    类型处理。

  5. 当实现一个接口时,需要将被定义的方法声明为 public
    类型的,否则为默认访问类型, Java 编译器不允许这种情况。

  6. 如果没有实现接口中所有方法,那么创建的仍然是一个接口。

  7. 扩展一个接口来生成新的接口应使用关键字 extends ,实现一个接口使用
    implements 。

       1、抽象类不能实例化。

例子:定义接口AreaInterface,其中有静态常量pai和求面积的抽象方法area()。类Circle和类Triangle
实现了AreaInterface接口,即为接口中的抽象方法area()编写了满足各自要求的方法体,分别求圆形和三角形的面积。

       2、抽象方法必须是protected,public。默认为public。

public interface AreaInterface{ public double pai =Math.PI; public double area();}public class Circle implement AreaInterface{ private double r; public Circle{ r=x; } public double area() { return pai*r*r; } public String toString(){ return "圆:r="+r+"tarea="+area(); } }public class Triangle implement AreaInterface{ private double d; private double h; public Triangle(double d,double h){ this.d=d; this.h=h; } public double area() { return d*h/2; } public String toString(){ return "三角形:d="+d+";h="+h+"tarea="+area(); } public static void main(String[] args) { System.out.println(new Triangle.toString; System.out.println(new Circle.toString; }}结果:三角形:d=12.0; h=5.0 area=30.0圆:r=5.0 area=78.53981633974483

      
3、一个类继承抽象类,子类必须实现抽象方法;若没有实现,则必须将子类标记为抽象类。

1.语法层面上的区别

四、抽象类与接口的区别

1)抽象类可以提供成员方法的实现细节,而接口中只能存在 public abstract
方法;

       1、语法层面区别:

2)抽象类中的成员变量可以是各种类型的,而接口中的成员变量只能是 public
static final 类型的;

             1)抽象类中提供成员方法的实现细节,接口中只能是public
abstract修饰,即只能是抽象方法。

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