JavaSE抽象类和接口-阿里云开发者社区

JavaSE抽象类和接口

一、抽象类

1、抽象类概念

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

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

// 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
}

注意：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

2、抽象类特性

抽象类不能直接实例化对象

Shape shape = new Shape();
// 编译出错
Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化

抽象方法不能是 private 的

abstract class Shape {
abstract private void draw();
} 
// 编译出错
Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private

抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写

public abstract class Shape {
abstract final void methodA();
abstract public static void methodB();
}
// 编译报错：
// Error:(20, 25) java: 非法的修饰符组合: abstract和final
// Error:(21, 33) java: 非法的修饰符组合: abstract和static

抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中所有的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须用 abstract 修饰

抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类
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

抽象类的作用：

使用抽象类相当于多了一重编译器的校验，父类希望实际的实现应该由子类去完成，如果没有完成，父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误

二、接口

1、接口概念

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

接口的本质就是一种抽象出来的公共方法，Java不能进行多继承类，但是可以多实现接口，以丰富类的方法

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
}

注意：

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

接口使用，必须要有一个"实现类"来"实现"该接口：

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

案例：

// USB接口
public interface USB {
void openDevice();
void 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");
    }
}
// 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();
    }
} 
// 测试类：
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();
    }
}

2、接口特性

接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象

public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
      USB usb = new USB();
    }
}
// Error:(10, 19) java: day20210915.USB是抽象的; 无法实例化

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

public interface USB {
    // Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符private
    private void openDevice();
    void closeDevice();
}

注：只能是public abstract，其他修饰符都会报错

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

public interface USB {
    void openDevice();
    // 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法
    // Error:(5, 23) java: 接口抽象方法不能带有主体
    void closeDevice(){
      System.out.println("关闭USB设备");
    }
}

重写接口中方法时，只能用public修饰（大于等于继承接口的访问权限级别）

public interface USB {
    void openDevice(); // 默认是public的
    void closeDevice(); // 默认是public的
}
public class Mouse implements USB {
    @Override
    void openDevice() {
      System.out.println("打开鼠标");
    } 
    // ...
} 
// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符
// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

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：Error:(12, 12) java: 无法为最终变量brand分配值
        USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性
    }
}

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();
}

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
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
jdk8中：接口中还可以包含default方法

default 方法也被称之为守护方法或者虚拟扩展方法，可以在接口中包含一些默认的包含方法体的方法，类继承接口时可以对default方法根据需要进行选择性重写

使用default关键字在接口中定义default方法：

public interface Car {
    default boolean canFly(){
        return false;
    }
}

3、多接口

继承表达的含义是 is - a 语义, 而接口表达的含义是具有 xxx 特性

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类只能有一个父类，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口

案例：

class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
    public Duck(String name) {
      super(name);
    }
    @Override
    public void fly() {
      System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞");
    } 
    @Override
    public void run() {
      System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
    }
    @Override
    public void swim() {
      System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
    }
}

注：一个类实现多个接口时，每个接口中的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类

有了接口之后，类的使用者就不必关注具体类型，而只关注某个类是否具备某种能力

案例：

class Robot implements IRunning {
    private String name;
    public Robot(String name) {
      this.name = name;
    } 
    @Override
    public void run() {
      System.out.println(this.name + "正在用轮子跑");
    }
} 
Robot robot = new Robot("机器人");
walk(robot);
// 执行结果：机器人正在用轮子跑

4、接口之间的继承

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起

而继承继承接口的接口的类，同样需要将接口中所有的方法给重写

接口可以继承一个接口，达到复用的效果，使用 extends 关键字

interface IRunning {
  void run();
} 
interface ISwimming {
  void swim();
} 
// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
}
class Frog implements IAmphibious {
...
}

5、常用接口使用

给对象数组排序：Student 类实现 Comparable 接口, 并实现其中的 compareTo 方法

class Student implements Comparable {
    private String name;
    private int score;
    public Student(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    } 
    @Override
    public String toString() {
      return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";
    } 
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        Student s = (Student)o;
        if (this.score > s.score) {
          return -1;
        } else if (this.score < s.score) {
          return 1;
        } else {
          return 0;
        }
    }
}

注意: 对于 sort 方法来说, 需要传入的数组的每个对象都是 “可比较” 的, 需要具备 compareTo 这样的能力. 通过重写 compareTo 方法的方式, 就可以定义比较规则

创建对象的拷贝：实现 Clonable 接口

class Animal implements Cloneable {
    private String name;
    @Override
    public Animal clone() {
        Animal o = null;
        try {
          o = (Animal)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
          e.printStackTrace();
        } 
        return o;
    }
}

在继承中的深拷贝：在继承中，如果想拷贝出两个完全不一样的对象，父类和子类都要进行实现clone()接口

class Money implements Cloneable {
    public double m = 99.99;
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
class Person implements Cloneable{
    public Money money = new Money();
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person p=(Person)super.clone();
        p.money=(Money)money.clone();
        return p;
    }
}

6、抽象类和接口的区别

抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法

注意：上面说的接口是java8之前的情况下才是正确的

如果是Java 7，那么接口中可以包含的内容有：常量，抽象方法
如果是Java 8，还可以额外包含有：默认方法default，静态方法static
如果是Java 9，还可以额外包含有：私有方法

三、Object类

Object是Java默认提供的一个类，Java里面所有的类都会默认继承Object类，即所有类的对象都可以使用Object的引用进行接收

Object类是参数的最高统一类型，Object类也存在有定义好的一些方法

打印对象中的内容重写Object类中的toString()方法：

// Object类中的toString()方法实现：
public String toString() {
    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

对象比较重写equals()方法：

在Java中，进行比较时：

如果左右两侧是基本类型变量，比较的是变量中值是否相同
如果==左右两侧是引用类型变量，比较的是引用变量地址是否相同
如果要比较对象中内容，必须重写Object中的equals方法，因为equals方法默认也是按照地址比较的

// Object类中的equals方法
public boolean equals(Object obj) {
  return (this == obj); // 使用引用中的地址直接来进行比较
}

class Person{
    ...
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (obj == null) {
          return false ;
        } 
        if(this == obj) {
          return true ;
        } 
        // 不是Person类对象
        if (!(obj instanceof Person)) {
          return false ;
        } 
        Person person = (Person) obj ; // 向下转型，比较属性值
        return this.name.equals(person.name) && this.age==person.age ;
    }
}

接来进行比较

}

~~~java
class Person{
    ...
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (obj == null) {
          return false ;
        } 
        if(this == obj) {
          return true ;
        } 
        // 不是Person类对象
        if (!(obj instanceof Person)) {
          return false ;
        } 
        Person person = (Person) obj ; // 向下转型，比较属性值
        return this.name.equals(person.name) && this.age==person.age ;
    }
}

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