Java 高级类（上） —— 抽象类和接口

       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，我们不能把它们实例化（拿不出一个具体的东西）所以称之为抽象。

　　比如：我们要描述“水果”，它就是一个抽象，它有质量、体积等一些共性（水果有质量），但又缺乏特性（苹果、橘子都是水果，它们有自己的特性），我们拿不出唯一一种能代表水果的东西（因为苹果、橘子都不能代表水果），可用抽象类来描述它，所以抽象类是不能够实例化的。当我们用某个类来具体描述“苹果”时，这个类就可以继承描述“水果”的抽象类，我们都知道“苹果”是一种“水果”。

      在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。我们可以构造出一个固定的一组行为的抽象描述，但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类，而这一组任意个可能的具体实现则表现为这个抽象类的所有派生类。

      接口和抽象类中的所有抽象方法不能有具体实现，而应在它们的子类中实现所有的抽象方法（要有函数体，哪怕{ }里是空的），Java的设计者可能为抽象方法的灵活性考虑，每个子类可根据自己的需要来实现抽象方法。

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：它只有方法声明，而没有方法的实现。抽象方法的声明格式为

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。

       抽象类不能被实例化，必须被继承后才可以实例化。

       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。

public abstract 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。

下面是一个实例：

public abstract class AbstractClass             //里面至少有一个抽象方法{ 　　public int t;  //普通数据成员　　 public abstract void method1();   //抽象方法，抽象类的子类在类中必须实现抽象类中的抽象方法 　　public abstract void method2();  　　public void method3();   //非抽象方法 　　public int method4(); 　　publi int method4 (){      　　…… //抽象类中可以赋予非抽象方法方法的默认行为，即方法的具体实现 　　}       public void method3(){      　　…… //抽象类中可以赋予非抽象方法方法的默认行为，即方法的具体实现 　　} }

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：

public interface 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：

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。

接口（interface）的定义方式如下：

public interface Interface{  　　static final int i;  //接口中不能有普通数据成员，只能够有静态的不能被修改的数据成员,static表示全局，final表示不可修改，可以不用static final 修饰，会隐式的声明为static和final 　　　　 public void method1();  //接口中的方法一定是抽象方法，所以不用abstract修饰 　　 　　public void method2();  //接口中不能赋予方法的默认行为，即不能有方法的具体实现}

三、抽象类和接口用法总结

 

接口

1 因为java不支持多重继承，所以有了接口，一个类只能继承一个父类，但可以实现多个接口，接口本身也可以继承多个接口。
2 接口里面的成员变量默认都是public static final类型的。必须被显示的初始化。
3 接口里面的方法默认都是public abstract类型的。隐式声明。
4 接口没有构造方法，不能被实例化。
5 接口不能实现另一个接口，但可以继承多个接口。
6 类如果实现了一个接口，那么必须实现接口里面的所有抽象方法，否则类要被定义为抽象类。

 

抽象类

1 如果将一个类声明为abstract，此类不能生成对象，只能被继承使用。
2  抽象方法必须存在于抽象类中。
3  抽象类中可以有一般的变量和一般的方法。
4 子类继承抽象类必须实现其中抽象方法，除非子类为抽象类。
   private void print(){}；此语句表示方法的空实现。
   abstract void print()； 此语句表示方法的抽象，无实现。

 

四、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：

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

或者：

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。

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