抽象类和接口

学习重点:

• 抽象类和抽象方法的用法
• 接口的用法

学习难点:

• 抽象类和接口的使用场合
• 面向对象设计原则

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1.1初识抽象类和抽象方法

1.1.1区分普通方法和抽象方法

在Java中，当一个类的方法被abstract关键字修饰时，该方法称为抽象方法。抽象方法所在的类必须定义为抽象类。当一个方法被定义为抽象方法后，意味着该方法不会有具体的实现，而是在抽象类的子类中通过方法重写进行实现。

语法:

[访问修饰符] abstract <返回类型> <方法名>([参数列表]);

1.1.2区分普通类和抽象类

在Java中，当一个类被abstract关键字修饰时，该类称为抽象类。

1.1.3定义一个抽象类

当一个类被定义为抽象类时，它可以包含各种类型的成员，包括属性、方法等，其中方法又可以分为普通方法和抽象方法，而普通类不能有抽象方法。

1.2使用抽象类描述抽象的事物

有一个宠物类，宠物具体分为狗狗、企鹅等，那么实例化一个狗狗类，企鹅类时有意义的，而实例化一个宠物类则是不合理的。可以把宠物类定义为一个抽象类，避免宠物类被实例化。

1.3抽象类和抽象方法的优势

抽象类中已经实现的方法可以被其子类使用，使代码可以被复用，同时提供了抽象方法，保证了子类具有自身的独立性。

1.4抽象类的局限性

• 在有些应用场合，仅仅使用抽象类和抽象方法会有一定的局限性。下面通过"愤怒的小鸟"游戏来进一步分析、认识这种局限性，并学会使用接口改进设计。
• "愤怒的小鸟"游戏中，分裂鸟和火箭鸟飞出来时是"嗷嗷"叫，但是红色鸟和炸弹鸟飞出来以后，确是"喳喳"叫，胖子鸟出来时干脆不叫。
• 这时候，使用抽象类就会出现以下问题:第一，叫得方法不再通用，第二，子类继承鸟抽象类之后，写出来的叫得方法可能会出现代码重复的情况，如红色鸟和炸弹鸟都是"喳喳"叫，这时候，就不再符合代码复用的要求。
• 叫的方法已经不再通用，最自然的想法就是将叫这个方法变为抽象方法，然后由其子类去实现，这样做虽然解决了第一个问题，但是会造成代码冗余的问题，如这里的分裂鸟和火箭鸟中的叫方法也会一样，也就是第二个问题更加突出。要解决上述问题，最理的方式就是使用接口。

1.5初识接口

如果抽象类中所有方法都是抽象方法，就可以使用Java提供的接口来表示。从这个角度来讲，接口可以看作一种特殊的"抽象类"但是采用与抽象类完全不同的语法来表示，两者的设计理念也是不同的。

1.5.1定义和实现一个简单的接口

简单地说，接口是一个不能实例化的类型。

语法:

public interface 接口名{

   //接口成员

}

• 和抽象类不同，定义接口使用interface修饰符，访问修饰只能是public，且可选。
• 接口成员可以是全局常量和公共的抽象方法。

与抽象类一样，接口要使用也必须通过子类，子类通过implements关键字实现接口。

语法:

public 类名 implements 接口名{

   实现方法

   普通方法

}

• 实现接口的类必须实现接口中定义的所有抽象方法。接口的实现类允许包含普通方法。

1.5.2更复杂的接口

接口本身也可以继承接口。

语法:

[修饰符] interface 接口名 extends 父接口1,父接口2,……{

     常量定义

     方法定义

}

一个普通类只能继承一个父类，但能同时实现多个接口，也可以同时继承抽象类和实现接口。

语法:

class 类名 extends 父类名 implements 接口1,接口2,……{

    类的成员

}

关于定义和实现接口，需要注意以下几方面的内容:

• 接口和类、抽象类是一个层次的概念，命名规则相同。
• 修饰符如果是public，该接口在整个项目中可见。如果省略修饰符，该接口只在当前包可见。
• 接口中可以定义常量，不能定义变量。接口中的属性都默认用"public static final"修饰。即接口中的属性都是全局静态常量。接口中的常量必须在定义是>指定初始值。
• 接口中的所有方法都是抽象方法。接口中的方法都默认为public。
• 和抽象类一样，接口同样不能实例化，接口中不能有构造方法。
• 接口之间可以通过extends实现继承关系，一个接口可以继承多个接口，但接口不能继承类。
• 类只能继承一个父类，但可以通过implements实现多个接口。一个类必须实现接口的全部方法，否则必须定义为抽象类。

1.6使用接口的优势

为解决前面的"愤怒的小鸟"设计问题，可以尝试使用接口。

1. 首先定义一个鸟叫得接口.
2. 接下来确定接口的实现类，一个"嗷嗷"叫、一个"喳喳"叫的实现类。实际的做法是将各种叫的方式作为接口的实现类。
3. 然后，在鸟的抽象类中添加一个属性，这个属性就是接口叫的方式的对象，并且实现一个叫得方法，方法的实现就是直接调用接口中叫得方法。

1.7面向对象设计的原则

• 摘取代码中变化的行为，形成接口

例如，在"愤怒的小鸟"游戏中，鸟叫的行为很大，有的鸟叫，有的鸟不叫，各种鸟叫声一样或者不一样，这种行为最好定义为接口。

• 多用组合，少用继承

在"愤怒的小鸟"游戏中，通过在抽象鸟中包含鸟叫的属性实现组合，有效地减少了代码冗余。

• 针对接口编程，不依赖于具体实现

如果对一个类型有依赖，应该尽量依赖接口，尽量少依赖子类。因此子类一旦发生变化，代码变动的可能性大，而接口要稳定的多。在具体的代码实现中，体现在方法参数尽量使用接口，方法的返回值尽量使用接口，属性类型尽量使用接口等。

• 针对扩展开放，针对改变关闭

如果项目中的需求发生了变化，应该添加一个新的接口或者类，而不要去修改原有的代码。

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本章总结

• 抽象方法使用abstract修饰符，没有方法体。
• 抽象类使用abstract修饰符，不能实例化。
• 类只能继承一个父类，但可以实现多个接口。一个类要实现接口的全部方法，否则必须定义为抽象类。Java通过实现多个接口达到多重继承的效果。
• 接口表示一种约定，也表示一种能力，体现了约定和实现相分离的原则。通过面向接口编程，可以降低代码简的偶合性，提高代码的可扩展性和可维护性。