【JAVA】抽象类与接口--上

2023-09-22 37

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简介： 【JAVA】抽象类与接口--上

1. 抽象类

1.1 抽象类的概念

在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，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。

举例说明一下：

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上图中的矩形、三角形、圆形都是图形，因此和Shape类的惯性应该是继承关系。
虽然图形图Shape中也存在draw的方法，但由于Shape类并不是具体的图形，因此其内部的draw方法实际是没有办法实现的。
由于Shape类没有办法描述一个具体的图形，导致其draw()方法无法具体实现，因此可以将Shape类设计为 “抽象类”。

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上图中Animal是动物类，每个动物都有叫的方法，但由于Animal不是一个具体的动物，因此其内部bark()方法无法具体实现。
Dog是狗类，首先狗是动物，因此与Animal是继承关系，其次狗是一种具体的动物，狗叫：汪汪汪，其bark()可以实现。
Cat是猫类，首先猫是动物，因此与Animal是继承关系，其次猫是一种具体的动物，猫叫：喵喵喵，其bark()可以实现。
因此: Animal可以设计为"抽象类"。

在打印图形例子中，我们发现，父类Shape中的draw方法好像并没有什么实际工作，主要的绘制图形都是由Shape的各种子类的draw方法来完成的。

像这种没有实际工作的方法，我们可以把它设计成一个抽象方法(abstractmethod)，包含抽象方法的类我们称为抽象类(abstract class)。

1.2 抽象类语法

在Java中，一个类如果被abstract修饰称为抽象类，抽象类中被abstract修饰的方法称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的实现体。

例如：

// 抽象类：被abstract修饰的类
public abstract class Shape {
// 抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
abstract public void draw();
abstract void calcArea();
// 抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性
public double getArea(){
  return area;
}
protected double area; // 面积
}

🍩抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，甚至构造方法

1.3 抽象类特性

1.抽象类不能直接实例化对象

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2.抽象方法不能是 private 的

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3.抽象方法不能被 final 和 static 修饰，因为抽象方法要被子类重写

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4.抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰

 public abstract class Shape {
        abstract public void draw();
        abstract void calcArea();
        public double getArea(){
             return area;
        }
        protected double area; // 面积
 }
// 矩形类
public class Rect extends Shape {
  private double length;
  private double width;
  Rect(double length, double width){
    this.length = length;
    this.width = width;
  }
  public void draw(){
    System.out.println("矩形: length= "+length+" width= " + width);
  }
  public void calcArea(){
    area = length * width;
  }
}
// 圆类：
public class Circle extends Shape{
  private double r;
  final private static double PI = 3.14;
  public Circle(double r){
    this.r = r;
  }
  public void draw(){
    System.out.println("圆：r = "+r);
  }
  public void calcArea(){
    area = PI * r * r;
  }
}
// 三角形类：
public abstract class Triangle extends Shape {
  private double a;
  private double b;
  private double c;
@Override
  public void draw() {
    System.out.println("三角形：a = "+a + " b = "+b+" c = "+c);
  }
//@Override
//double calcArea(); // 编译失败：要么实现该抽象方法，要么将三角形设计为抽象类
}

5.抽象类中不一定包含抽象方法，但public class

6.抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量

1.4 抽象类作用

抽象类本身不能被实例化，要想使用，只能创建该抽象类的子类，然后让子类重写抽象类中的抽象方法。

抽象类相当于多了一重编译器的校验，使用抽象类的场景就如上面的代码，实际工作不应该由父类完成，而应由子类完成，那么此时如果不小心误用成父类了，使用普通类编译器是不会报错的，但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误，让我们尽早发现问题。

2. 接口

2.1 接口的概念

电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘…所有符合USB协议的设备

电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲…所有符合规范的设备

通过上述例子可以看出：接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。

在Java中，接口可以看成是：多个类的公共规范，是一种引用数据类型。

2.2 语法规则

接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class 关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口。

public interface 接口名称{
// 抽象方法
  public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配，可以不写
  public void method2();
  abstract void method3();
  void method4();
// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，跟推荐方式4，代码更简洁
}

注：

创建接口时，接口的命名一般以大写字母 I 开头；
接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词；
阿里编码规范中约定，接口中的方法和属性不要加任何修饰符号，保持代码的简洁性。

2.3 接口使用

接口不能直接使用，必须要有一个“实现类”来“实现”该接口，实现接口中的所有抽象方法。

public class 类名称 implements 接口名称{
  // ...
}

子类和父类之间是extends 继承关系，类与接口之间是 implements 实现关系。

实例：实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘

USB接口：包含打开设备、关闭设备功能
笔记本类：包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能
鼠标类：实现USB接口，并具备点击功能
键盘类：实现USB接口，并具备输入功能

// 测试类：测试代码正确性
public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();
// 使用鼠标设备
        computer.useDevice(new Mouse());
// 使用键盘设备
        computer.useDevice(new KeyBoard());
        computer.powerOff();
    }
}

// USB接口
public interface USB {
    void openDevice();
    void closeDevice();
}

// 笔记本类：使用USB设备
public class Computer {
    public void powerOn(){
        System.out.println("打开笔记本电脑");
    }
    public void powerOff(){
        System.out.println("关闭笔记本电脑");
    }
    public void useDevice(USB usb){
        usb.openDevice();
        if(usb instanceof Mouse){
            Mouse mouse = (Mouse)usb;
            mouse.click();
        }else if(usb instanceof KeyBoard){
            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;
            keyBoard.inPut();
        }
        usb.closeDevice();
    }
}

// 鼠标类，实现USB接口
public class Mouse implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }
    public void click(){
        System.out.println("鼠标点击");
    }
}

// 键盘类，实现USB接口
public class KeyBoard implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }
    public void inPut(){
        System.out.println("键盘输入");
    }
}

🍤 运行结果：

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这个运行说明了我们的代码能够正常运行。

2.4 接口特性

1.接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象

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2.接口中每一个方法都是public的抽象方法，即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是 public abstract，其他修饰符都会报错）

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3.接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现

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4.重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

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5.接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量

public interface USB {
  double brand = 3.0; // 默认被：final public static修饰
  void openDevice();
  void closeDevice();
}

public class TestUSB {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(USB.brand); // 可以直接通过接口名访问，说明是静态的
    // 编译报错： 无法为最终变量brand分配值
    USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性
  }
}

6.接口中不能有静态代码块和构造方法

public interface USB {
  // 编译失败
  public USB(){
  }
  {} // 编译失败
  void openDevice();
  void closeDevice();
}

7.接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class

8.如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类

9.jdk8中：接口中还可以包含default方法。

【JAVA】抽象类与接口--上

1. 抽象类

2. 接口

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