详解Java：抽象类和接口-阿里云开发者社区

一.抽象类

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

我们回顾之前设计的打印图形的例子：

class Shape {
    //属性....
    public void draw() {
        System.out.println("画图形！");
    }
}
class Rect extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("♦");
    }
}
class Cycle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("●");
    }
}
class Flower extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("❀");
    }
}

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(abstract method), 包含抽象方法的类我们称为抽象类(abstract class)

又比如是我们之前设计的图形类或者动物类

我们需要定义一个抽象概念的类来作为跳板，方便我们使用子类，因此抽象类的存在是非常有必要的

abstract

在Java中我们可以使用abstract关键字来定义抽象类和抽象方法，一个类如果被abstract修饰则称为抽象类，抽象类中被abstract修饰的方法则称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的实现体

对于刚才所说的打印图形类，我们就可以这样定义

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

其中需要注意的：抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，或者是构造方法

抽象类特性

1. 抽象类不能直接实例化对象

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

2. 抽象方法不能是 private 的

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

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

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

4. 抽象类必须被继承，并且继承后子类必须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

5. 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

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

二.接口

在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB口，电源插座等

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。

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 name {
    // 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
}

在编写接口的过程中，有一些约定俗成的编写习惯和约定，并不一定需要遵守，但是为了养成良好的编程风格，最好还是遵守一下

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.
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

接口不能直接调用使用，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，我们需要使用implements关键字来实现接口，一般语法如下：

public class 类名称 implements 接口名称{

// ...

}

我们需要注意：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

我们举个USB接口的例子来参考认识一下接口的使用：

public interface name {
    // 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
}

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

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

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）

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

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

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: 接口抽象方法不能带有主体
    void closeDevice(){
        System.out.println("关闭USB设备");
    }
}

4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

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

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

实现多个接口

在之前的文章中，我们提到Java不允许一个类直接继承多个类，但是为了实现这样的功能，我们就引入了实现多个接口的思路，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口，注意：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

下面通过类来表示一组动物

class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

另外我们再提供一组接口, 分别表示 "会飞的", "会跑的", "会游泳的"

interface IFlying {
    void fly();
}
interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}

接下来我们创建几个具体的动物：猫, 是会跑的

class Cat extends Animal implements IRunning {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");
    }
}

鱼, 是会游的

class Fish extends Animal implements ISwimming {
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
    }
}

青蛙, 既能跑, 又能游(两栖动物)

class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
    public Frog(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在往前跳");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");
    }
}

还有一种神奇的动物, 水陆空三栖, 叫做 "鸭子"

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 swim() {
        System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
    }
}

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

猫是一种动物, 具有会跑的特性.
青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳
鸭子也是一种动物, 既能跑, 也能游, 还能飞

接口间的继承

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，接口与接口之间可以多继承。即：用接口可以达到多继承的目的。接口可以继承一个接口,，达到复用的效果，需要使用 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 {
    //...
}

通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 "两栖的"。此时实现接口创建的 Frog 类，就继续要实现 run 方法，也需要实现 swim 方法，接口间的继承相当于把多个接口合并在一起。

详解Java：抽象类和接口

一.抽象类

abstract

抽象类特性

二.接口

语法规则

接口使用

接口特性

实现多个接口

接口间的继承

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