Java（六）——抽象类与接口

四角小裤儿儿2024-05-29 17:23

文章目录

抽象类和接口

抽象类

抽象类的概念

Java使用类实例化对象来描述现实生活中的实体，不过，不是所有的类都能描述实体的，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（准确来说，我们可以将这样的类设计成抽象类）。

以画图形为例，有如下代码：

java 复制代码 
//Shape.java
public class Shape {
    public void draw() {
        System.out.println("画一个图形");
    }
}

//Pentagram.java
public class Pentagram extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("五角星☆");
    }
}

//Rotundity.java
public class Rotundity extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("圆形⭕");
    }
}

我们在实现Shape类的draw方法时，由于Shape是一个宽泛的概念，不是一个具体的图形，所以我们实际上是没办法实现的，上代码中的实现也没有实际的意义，因此，我们可以将Shape类设计成抽象类 ，而对于Shape类中的draw方法，我们可以将它设计成抽象方法.

抽象类的语法

Java中，被 abstract修饰的类称为抽象类 ，抽象类中被 abstract修饰的方法称作抽象方法。

抽象方法 不用给出具体的实现。（这是强制的，不能给出方法体）

将上面的Shape类设计成抽象类，draw方法设计成抽象方法：

java 复制代码 
//Shape.java
public abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

注意： 抽象类也是类，抽象类也可以有普通的成员方法、成员变量或构造方法。

抽象类与普通类的区别是抽象类有abstract修饰，且可以存在抽象方法（不存在也可以）。

抽象类的特性

  1. 抽象类不能实例化对象

    java 复制代码 
    public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Shape();//实例化抽象类，报错
    }
}

抽象类虽然不能实例化，但是抽象类的引用可以引用其子类的对象

java 复制代码 
//Shape.java
public abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

//Pentagram.java
public class Pentagram extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("五角星☆");
    }
}

//Rotundity.java
public class Rotundity extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("圆形⭕");
    }
}

//Test.java
public class Test {
    public static void func(Shape shape) {
        shape.draw();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Pentagram pentagram = new Pentagram();
        Rotundity rotundity = new Rotundity();

        Shape[] shapes = {pentagram, rotundity};

        //向上转型
        for(Shape shape : shapes){
            func(shape);
        }
    }
}

  1. 抽象类必须被继承，且继承抽象类的子类必须重写抽象类中的抽象方法，如果不想重写抽象方法，需要加abstract修饰。不过，一旦这个类被一个普通的类继承，则此普通类必须重写所有的抽象方法。

    java 复制代码 
    public abstract class Test {
    public abstract void func1();
}

abstract class A extends Test {
    public abstract void func2();
}

class B extends A {
    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("重写抽象类Test的抽象方法");
    }

    @Override
    public void func2() {
        System.out.println("重写抽象类A的抽象方法");
    }
}

    ​ 抽象类A继承了抽象类Test，普通类B继承了A，那么普通类B必须重写A 类和Test类中的所有抽象方法。

  2. 由于抽象方法必须被重写，所以抽象方法不能被private、final、static修饰

  3. 抽象类中可以不包含抽象方法，但抽象方法必须在抽象类中

    java 复制代码 
    public class Test {
    public abstract void func();
}

  4. 抽象类中可以存在构造方法，用于子类实例化时初始化父类的成员

    java 复制代码 
    //Shape.java
public abstract class Shape {
    public int a;
    //抽象类的构造方法
    public Shape(int a) {
        this.a = a;
    }
    public abstract void draw();
}

//Pentagram.java
public class Pentagram extends Shape {


    public Pentagram(int a) {
        super(a);
    }
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("五角星☆");
    }
}

//Rotundity.java
public class Rotundity extends Shape {

    public Rotundity(int a) {
        super(a);
    }
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("圆形⭕");
    }
}

//Test.java
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Pentagram(20);
        System.out.println(shape.a);
    }
}

    打印结果是：

抽象类的意义

我们可能会有一个疑问，普通类也可以被继承，普通的成员方法也可以被重写，为什么要用抽象类和抽象方法呢？

抽象类中的抽象方法如果没有被重写，编译器会报错。 是的，使用抽象类和抽象方法的好处就是多了一层编译器的校验，能帮助我们检查抽象方法是否被重写。

抽象类不能被实例化。 很多引用场景，比如上面的画图形场景，其实际工作不应该由父类完成，而应由子类完成，此时误用父类编译器会报错。

总的来说，使用抽象类就是为了预防出错，并让我们尽早发现问题，充分利用编译器的校验，在实际开发中是非常有意义的。

接口

接口的概念

接口 （英文：Interface），在JAVA编程语言中是一个抽象（引用）类型，是抽象方法的集合。一个类通过继承接口的方式，从而来继承接口的抽象方法。

接口并不是类，编写接口的方式和类很相似，但是它们属于不同的概念。类描述对象的属性和方法。接口则包含类要实现的方法。

我们很容易联想到实际生活中电脑的USB接口，它是一个标准，符合这个标准，就可以与电脑交互（可以插U盘、鼠标等）。

Java中的接口也是公共行为的规范，我们在实现时，只要符合标准，就可以通用。所以，接口可以看作是：多个类的公共规范，是一种引用类型

接口的语法

接口的定义与类的定义类似，只需要把关键字class换成interface

接口只能被public、abstract修饰，abstract默认不显性显示，如果省略public则使用默认的访问权限

java 复制代码 
public interface 接口名 {
    //...
}
  • 接口的命名一般是以I开头
  • 接口的命名一般使用形容词词性的单词，这样就能显示出接口的标准

接口的特性

  1. 接口是一种引用类型，但是不能直接实例化对象（接口实际上比抽象类更加抽象），不过接口可以引用实现该接口的类的对象（向上转型）

    java 复制代码 
        public static void main(String[] args) {
        ITest iTest = new ITest();//报错，不能直接实例化接口
        }
    java 复制代码 
    interface ITest {
    //待实现的方法
    void func();
}

class A implements ITest {
    @Override
    public void func() {
        System.out.println("类A实现的func");
    }
}

class NewTest {
    public static void main(String[] args) {
        //接口引用了A类对象
        ITest iTest = new A();
    }
}

  2. 接口可以定义变量，且接口的成员变量都是public、static、final修饰的，且接口定义的变量必须手动初始化

    即使我们不写修饰符，成员变量也默认被public、static、final修饰

    java 复制代码 
    public abstract interface ITest {
    //下面定义的变量都是由 public static final 修饰的（不论是否显性书写或写全）
    public int a = 1;
    static int b = 2;
    final int c = 3;
    int d = 4;
    public static int e = 5;
    static final int f = 6;
    public final int g = 7;
    public static final int h = 8;
}

  3. 接口可以定义方法，接口的方法默认是public、abstract修饰的，属于抽象方法，不需要方法体。如果想要在接口中具体实现一个方法，那么它必须是由default或static修饰

    java 复制代码 
    public interface ITest {
    //以下写法的修饰符都是 public abstract（无论是否写或写全）
    void func0();
    public abstract void func1();
    public void func2();
    abstract void func3();
    
    //被default或static修饰的方法有具体的实现
    default void func4() {
        System.out.println("接口中被default修饰的方法有方法体");
    }

    static void func5() {
        System.out.println("接口中被static修饰的方法有方法体");
    }
}

  4. 实现接口的类，必须重写接口中的所有抽象方法，如果此类不想重写接口中的抽象方法，则它必须由abstract修饰，一旦此类被另一个非抽象类继承，那么这个非抽象类必须重写所有未被重写的抽象方法

    java 复制代码 
    interface IA {
    //接口抽象方法
    void abfunc1();
}

abstract class A implements IA {
    public void myA() {
        System.out.println("A类特有的方法");
    }
    //A类抽象方法
    abstract void abfunc2();
}

class B extends A {
    @Override
    public void abfunc1() {
        System.out.println("重写IA接口中的抽象方法");
    }

    @Override
    void abfunc2() {
        System.out.println("重写B类中的抽象方法");
    }
}

  5. 接口中不能有静态代码块、构造代码块或构造方法

  6. 由于接口的成员方法默认都有public修饰，所以重写后的方法必须是public修饰（重写后的方法的访问权限要大于等于父类）

  7. 上述表述的重写严格来说不准确，不过，语法要求与重写一致（这里不必纠结，只要记住抽象方法要被重写即可）

  8. 接口文件的文件名必须与接口名相同，且接口文件编译后也是.class为后缀的字节码文件

接口的使用

接口不能直接实例化对象，接口的使用需要一个 "实现类" 来 实现 接口中的方法，要用到关键字implements

java 复制代码 
public class 类 implements 接口 {
    //...
}

接口与类之间implements是实现关系，父类和子类之间extends是继承关系

java 复制代码 
interface ITest {
    //待实现的方法
    void func();
}

class A implements ITest {
    @Override
    public void func() {
        System.out.println("类A实现的func");
    }
}

继承表达的是is A的关系，如狗是动物；接口表达的含义是具有xxx特性，如狗会跑

实现多个接口

Java中不支持多继承，不过一个类可以实现多个接口，这个类需要实现所有接口的抽象方法：

java 复制代码 
//ISwimming.java
public interface ISwimming {
    void swim();
}

//IRunning.java
public interface IRunning {
    void run();
}

//Dog.java
public class Dog implements IRunning, ISwimming {
    public String name;
    public int age;

    public Dog(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在游泳");
    }
}
  • 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

一个类可以继承一个父类并同时实现多个接口：

java 复制代码 
//Animal.java
public class Animal {
    public String name;
    public int age;
}
//IRunning.java
public interface IRunning {
    void run();
}

//ISwimming.java
public interface ISwimming {
    void swim();
}

//Dog.java
public class Dog extends Animal implements IRunning, ISwimming {

    public Dog(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在游泳");
    }
}
  • 继承与实现都存在时，必须先写extends继承，后写implements实现
  • 对于上面的代码，理解一点：只要一个类实现了如IRunning接口，它就可以run()，而不必是动物。（有些废话，主要是强调接口使用）

接口与多态

Java中，接口可以实现多态，看如下代码：

java 复制代码 
//IEat.java
public interface IEat {
    void eat();
}

//Animal.java
public class Animal {
    public String name;
    public int age;
}

//Cat.java
public class Cat extends Animal implements IEat {

    public Cat(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃猫粮...");
    }
}

//Dog.java
public class Dog extends Animal implements IEat {

    public Dog(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name + "正在吃狗粮...");
    }
}

//Test.java
public class Test {
    
    //体现多态
    public static void testEat(IEat iEat) {
        iEat.eat();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        testEat(new Dog("大哈", 2));//匿名对象
        testEat(new Cat("小猫", 3));
    }
}

对于上述代码，我们给同一个方法testEat传入不同的对象Cat和Dog，打印结果不同：

接口间的继承

接口的继承相当于把所有的接口合并在一起。

接口间可以实现继承

java 复制代码 
//IExcellentQuality.java
public interface IExcellentQuality {
    void func1();
}

//IKind.java
public interface IKind extends IExcellentQuality {
    void func2();
}

上述代码逻辑上就是：善良的 是 品质优良的

  • 一个接口继承了另一个接口，子接口不实现父接口的抽象方法，而当一个非抽象类实现了子接口，那么这个类要重写子接口和父接口所有的抽象方法

    java 复制代码 
    public class Person implements IKind {
    @Override
    public void func2() {
        System.out.println("kind");
    }

    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("excellent quality");
    }
}

Java中，类与类之间不可以实现多继承，但接口与接口之间可以实现多继承

比如以下例子，两栖动物既可以游泳又可以行走：

java 复制代码 
//IRunning.java
public interface IRunning {
    void run();
}

//ISwimming.java
public interface ISwimming {
    void swim();
}

//IAmphibious.java
public interface IAmphibious extends ISwimming, IRunning {
    void func();
}

【总结】

  • 一个接口继承了另一个接口，子接口不实现父接口的抽象方法，而当一个非抽象类实现了子接口，那么这个类要重写子接口和父接口所有的抽象方法
  • 接口与接口之间可以实现多继承

抽象类和接口的区别

抽象类中可以包含普通的方法和字段，这些字段和方法可以被子类直接使用（普通方法不需要被重写），而接口中不能定义普通的字段和方法，子类必须重写接口中的所有抽象方法。

几点具体的区别：

    1. 抽象类中的方法可以有方法体，就是能实现方法的具体功能，但是接口中的方法不行（除非被default或static修饰）。
    1. 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. 接口中不能含有静态代码块以及静态方法(用 static 修饰的方法)，而抽象类是可以有静态代码块和静态方法。（从 Java8 开始接口中可以定义静态方法）
    1. 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。

另外，我们补充一下实现接口与继承的区别：

1.不同的关键字，即实现接口（implements），继承（extends）；

2.（一个类只能继承一个父类，而一个方法可以实现多个接口） 在面向对象编程的时候只能是单继承，但是实现接口可以有多个，简单点说，就是实现接口可以有好多个，但是继承的中父类只能只有一个，因为父亲只有一个，这说明了继承在Java中具有单根性，子类只能去继承一个父类；

3.在接口中只能定义全局变量和抽象方法，而在继承中可以定义普通的属性、方法等等...

4.（接口中的抽象方法必须被重写，而继承中子类可以选择不重写父类的方法（不考虑父类是抽象类）） 当某个接口被实现的时候，在类中一定要重写接口中的抽象方法，而继承中子类可以选择是否重写父类的方法，不是强制的

以上就是对Java中抽象类和接口的所有介绍了，希望能给大家带来帮助！
接下来将会发布不少博客：Java实现简单的图书管理系统、介绍内部类、介绍String...

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