JAVA中的抽象类

逝水如流年轻往返染尘2026-03-18 19:15

文章目录

一、抽象类的定义

如果一个类不能表示一个具体的对象，此时就可以被定义为抽象类，从语法上来讲使用abstract来修饰

抽象类（abstract class）就像一个半成品模板，它定义了一组子类必须遵循的规则（方法、属性），但自己又不完整，不能直接拿来用（无法实例化），必须由子类继承并补充完整（实现抽象方法）后才能使用。

举个生活例子："交通工具"就是一个抽象概念，它具有行驶这个通用行为，但是你没法直接创建一个交通工具实体；而"汽车""自行车"继承了交通工具，并具体实现了行驶（汽车烧油跑，自行车蹬着邹），这就是抽象类的核心思想。

二、抽象类的关键特点

  1. 不能实例化：无法直接创建抽象类的对象（比如new 交通工具()是错误的）。

  2. 包含抽象方法：抽象方法只有方法声明（定义要做什么），没有方法体（没说"怎么做"），必须由子类重写实现，前面需要加关键字abstract表示抽象方法，否则就不是抽象方法，必须存在方体。

  3. 可以包含普通方法/属性：抽象类也能有已实现的普通方法、成员变量，供子类直接使用（复用代码）。

  4. 子类必须实现所有抽象方法：除非子类也是抽象类，否则必须重写父类所有抽象方法，否则编译报错。

  5. 如果一个类当中存在抽象方法，那么这个类一定是抽象类。如果一个类是抽象类，这个类当中可以没有抽象方法

  6. 定义抽象类

java 复制代码 
//用abstract关键字声明抽象类
public abstract class Vehicle {

    //普通属性：所有交通工具都有名称
    protected String name;

    //普通方法：已实现的通用逻辑，子类可直接用
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    //抽象方法：只有声明，没有方法体（用;结尾）
    //定义了行驶这个规则，但没说具体怎么行驶
    public abstract void run();
}
  1. 子类继承并实现抽象方法
java 复制代码 
//汽车类继承抽象类Vehicle
public class Car extends Vehicle{
    //必须实现父类的抽象方法run()
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + "燃油，四轮行驶");
    }
}
//自行车类继承抽象类Vehicle
public class Cycle extends Vehicle {
    //必须实现父类的抽象方法run()
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + "人力，两轮驱动");
    }
}

如果不实现父类的抽象方法则会发生编译错误：

使用子类（抽象类无法进行实例化）

java 复制代码 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //错误：抽象类不能实例化
        //Vehicle vehicle = new Vehicle();

        //正确：实例化子类
        Vehicle car = new Car();
        car.setName("特斯拉");
        car.run();

        Vehicle bicycle = new Cycle();
        bicycle.setName("自行车");
        bicycle.run();
    }
}

三、抽象类的使用场景

  • 代码复用 + 规范约束：当多个类共同的属性 / 方法（可抽成抽象类的普通成员），但核心行为实现不同（抽成抽象方法）时，用抽象类统一规范，避免子类 "各自为政"。
  • 定义模板方法：抽象类实现核心流程（模板方法），把可变的步骤留给子类实现（比如 "制作饮品" 的模板：烧水→冲泡→装杯，其中 "冲泡" 是抽象方法，咖啡 / 茶子类分别实现）。

3.1 模板方法模式

这是抽象类最核心、最典型的应用场景，没有之一。

核心思想：抽象类定义一个算法的骨架（模板），把算法中可变的步骤延迟到子类实现，固定的通用步骤则在抽象类中实现，保证算法结构不变，同时能让子类灵活定制部分步骤。

代码示例（冲饮品场景）

java 复制代码 
// 抽象类：定义冲饮品的通用模板
public abstract class Beverage {
    // 模板方法：固定算法流程（不能被子类修改，用final保护）
    public final void prepareBeverage() {
        boilWater();       // 固定步骤1：烧水
        brew();            // 可变步骤：冲泡（子类实现）
        pourInCup();       // 固定步骤2：装杯
        addCondiments();   // 可变步骤：加调料（子类实现）
    }

    // 固定方法：所有饮品都要烧水
    private void boilWater() {
        System.out.println("烧开水（100℃）");
    }

    // 固定方法：所有饮品都要装杯
    private void pourInCup() {
        System.out.println("倒入杯中");
    }

    // 抽象方法：冲泡（咖啡/茶的实现不同）
    protected abstract void brew();

    // 抽象方法：加调料（咖啡加糖奶，茶加柠檬/蜂蜜）
    protected abstract void addCondiments();
}

// 咖啡子类：实现抽象方法
public class Coffee extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("冲泡咖啡粉");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加方糖和牛奶");
    }
}

// 茶子类：实现抽象方法
public class Tea extends Beverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("冲泡茶叶");
    }

    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("加柠檬片");
    }
}

// 测试
public class TestTemplate {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage coffee = new Coffee();
        System.out.println("制作咖啡：");
        coffee.prepareBeverage();
        
        System.out.println("\n制作茶：");
        Beverage tea = new Tea();
        tea.prepareBeverage();
    }
}

抽象类的作用

  • 封装不变部分（烧水、装杯），避免子类重复编写；
  • 声明可变部分（冲泡、加调料）为抽象方法，强制子类实现；
  • 用final保护模板方法，防止子类篡改算法整体流程。

3.2 工厂方法模式

属于创建型模式，抽象类在这里扮演"抽象工厂"的角色，定义创建产品的接口，具体创建逻辑交给子类实现

核心思想：抽象工厂类声明一个创建产品的抽象方法，每个具体工厂子类负责创建对应的具体产品，解耦"产品创建"和"产品使用"。

》简单的用话来说就是：工厂=生产东西的地方；工厂方法=一个专门用来创建对象的方法。把创建对象的代码单独抽出来交给工厂做，你只管使用，不管怎么创建，也就是你要什么，跟工厂说，工厂给你造好，你直接用。就比如奶茶店：你去买奶茶，你不需要知道奶茶怎么煮，加多少奶加多少珍珠，你只需要和店员说我要珍珠奶茶，店员直接给你一杯做好的奶茶。这就是工厂方法模式，奶茶=对象，店员=工厂，你点单=调用工厂方法，你拿到奶茶=获取对象。

代码示例

java 复制代码 
// 第一步：定义产品抽象类（所有日志记录器的通用规范）
public abstract class Logger {
    // 抽象方法：记录日志
    public abstract void log(String message);
}

// 具体产品1：文件日志记录器
public class FileLogger extends Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("写入文件：" + message);
    }
}

// 具体产品2：控制台日志记录器
public class ConsoleLogger extends Logger {
    @Override
    public void log(String message) {
        System.out.println("打印到控制台：" + message);
    }
}

// 第二步：定义抽象工厂类（创建日志记录器的工厂模板）
public abstract class LoggerFactory {
    // 抽象工厂方法：创建日志记录器（子类决定创建哪种）
    public abstract Logger createLogger();
    
    // 通用方法：获取日志器并记录（复用逻辑）
    public void recordLog(String message) {
        Logger logger = createLogger();
        logger.log(message);
    }
}

// 具体工厂1：创建文件日志器
public class FileLoggerFactory extends LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        // 可添加文件日志器的初始化逻辑（如创建文件、权限检查）
        return new FileLogger();
    }
}

// 具体工厂2：创建控制台日志器
public class ConsoleLoggerFactory extends LoggerFactory {
    @Override
    public Logger createLogger() {
        return new ConsoleLogger();
    }
}

// 测试
public class TestFactory {
    public static void main(String[] args) {
        LoggerFactory factory1 = new FileLoggerFactory();
        factory1.recordLog("用户登录成功"); // 输出：写入文件：用户登录成功
        
        LoggerFactory factory2 = new ConsoleLoggerFactory();
        factory2.recordLog("系统启动失败"); // 输出：打印到控制台：系统启动失败
    }
}

抽象类的作用

  • Logger（产品抽象类）：规范所有日志记录器的核心行为（log方法）；
  • LoggerFactory（工厂抽象类）：定义创建产品的接口（createLogger），同时封装通用的日志记录逻辑（recordLog），实现代码复用。
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