在 Java 语言中，**抽象类（Abstract Class）**是一种重要的面向对象编程（OOP）特性，常用于定义通用的类结构，并提供部分实现，同时允许子类继承并补充具体的功能。本文将详细介绍 Java 抽象类的基础概念、使用方法、常见实践及最佳实践。
目录
1. 什么是抽象类
抽象类 是使用 abstract 关键字修饰的类，它不能直接被实例化，而是用作其他类的基类，提供部分实现，并定义必须由子类实现的抽象方法。
抽象类的主要特点：
- 可以包含 抽象方法（没有方法体，必须由子类实现）。
- 可以包含 非抽象方法（已有实现，子类可直接使用或重写）。
- 不能实例化（不能使用
new直接创建对象）。 - 可以包含构造方法，但只能被子类调用。
- 允许定义成员变量，并支持访问控制（
private、protected、public）。 - 子类继承抽象类后，必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明为抽象类。
2. 抽象类的定义与使用
2.1 定义抽象类
在 Java 中，使用 abstract 关键字来声明一个抽象类。例如：
java
abstract class Animal {
// 抽象方法，没有方法体，由子类实现
abstract void makeSound();
// 非抽象方法，子类可直接使用或重写
void sleep() {
System.out.println("Sleeping...");
}
}2.2 继承抽象类
子类继承抽象类后，必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明为 abstract。
java
class Dog extends Animal {
@Override
void makeSound() {
System.out.println("Woof! Woof!");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Dog dog = new Dog();
dog.makeSound(); // 输出: Woof! Woof!
dog.sleep(); // 输出: Sleeping...
}
}2.3 抽象类可以有构造方法
虽然抽象类不能直接实例化，但可以包含构造方法，并在子类实例化时被调用。
java
abstract class Animal {
String name;
Animal(String name) {
this.name = name;
}
abstract void makeSound();
}
class Cat extends Animal {
Cat(String name) {
super(name);
}
@Override
void makeSound() {
System.out.println(name + " says: Meow!");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Cat cat = new Cat("Kitty");
cat.makeSound(); // 输出: Kitty says: Meow!
}
}3. 抽象类与接口的区别
| 特性 | 抽象类 | 接口 |
|---|---|---|
| 方法 | 可以有抽象方法和具体方法 | 只能有抽象方法（Java 8+ 支持 default 方法） |
| 变量 | 允许定义成员变量，可使用 private/protected/public 修饰 |
变量默认 public static final（常量） |
| 继承方式 | 只能单继承 | 可以多实现（一个类可以实现多个接口） |
| 构造方法 | 可以有构造方法 | 不能有构造方法 |
| 适用场景 | 适用于有共同行为 且部分实现的类 | 适用于无具体实现 、仅定义行为的场景 |
选择抽象类还是接口？
- 如果需要定义一组具有共同特性和行为的类，并提供部分默认实现，使用抽象类。
- 如果只需要定义一组方法签名，而不涉及实现，或者需要支持多继承，使用接口。
4. 抽象类的常见应用场景
4.1 作为模板类（Template Method 设计模式）
抽象类可以作为模板，定义算法结构，具体实现由子类提供。
java
abstract class Game {
abstract void start();
abstract void play();
abstract void end();
// 模板方法
public final void playGame() {
start();
play();
end();
}
}
class Chess extends Game {
@Override
void start() { System.out.println("Chess game started!"); }
@Override
void play() { System.out.println("Playing chess..."); }
@Override
void end() { System.out.println("Chess game ended!"); }
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Game game = new Chess();
game.playGame();
}
}4.2 作为通用基类
例如，创建一个通用的数据库操作类，提供连接管理，而具体数据库操作由子类实现：
java
abstract class Database {
void connect() {
System.out.println("Connecting to database...");
}
abstract void query(String sql);
void close() {
System.out.println("Closing database connection.");
}
}
class MySQLDatabase extends Database {
@Override
void query(String sql) {
System.out.println("Executing MySQL query: " + sql);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Database db = new MySQLDatabase();
db.connect();
db.query("SELECT * FROM users");
db.close();
}
}5. 抽象类的最佳实践
- 避免不必要的抽象：如果类不需要被继承，则不应声明为抽象类。
- 使用抽象类作为公共行为的基类：如果多个类共享相似的逻辑，抽象类是更好的选择。
- 组合优于继承：如果一个类需要多个抽象类的特性，考虑使用接口或组合模式，而不是单继承。
- 定义抽象方法时考虑扩展性：避免强制子类实现不必要的方法，可以提供默认实现或拆分成多个更小的抽象类。
6. 总结
- 抽象类不能实例化，包含抽象方法（必须被子类实现）和具体方法（可被子类继承或重写）。
- 抽象类适用于有共同行为的类，并提供部分实现，而接口适用于行为定义，无具体实现。
- 常见应用场景包括模板方法模式、通用基类等。
- 最佳实践是合理设计抽象类结构，避免不必要的抽象，并遵循面向对象设计原则。
7. 参考资料
- Java 官方文档
- 《Effective Java》------Joshua Bloch