Java抽象类与接口详解
1. 抽象类（Abstract Class）
抽象类是一个包含抽象方法的类，它不能被实例化。抽象方法是一种没有方法体的方法，它只包含方法的签名。抽象类可以包含普通的方法，也可以包含抽象方法，而普通方法可以有方法体。
1.1 抽象类的定义
abstract class Shape { // 抽象方法 abstract void draw(); // 普通方法 void display() { System.out.println("Displaying shape"); } }
1.2 抽象类的特点
- 可以包含抽象方法和普通方法。
- 不能被实例化，只能被继承。
- 子类必须实现抽象类中的所有抽象方法，除非子类也是抽象类。
2. 接口（Interface）
接口是一种抽象类型，它定义了一组方法的签名，但没有提供方法的实现。在Java中，类可以实现一个或多个接口。接口中的方法默认是public、abstract的，可以省略这些修饰符。
2.1 接口的定义
interface Drawable { // 抽象方法 void draw(); // 默认方法 default void display() { System.out.println("Displaying drawable"); } }
2.2 接口的特点
- 定义了一组抽象方法的签名。
- 可以包含默认方法，这是在Java 8中引入的特性，允许在接口中提供方法的默认实现。
- 类可以实现多个接口，实现了接口的类必须实现接口中定义的所有方法。
3. 区别与选择
在使用抽象类和接口时，我们需要考虑它们的特点和适用场景。
3.1 抽象类的适用场景
- 当需要在多个类之间共享代码或状态时，可以使用抽象类。
- 当类的一部分实现是通用的，而另一部分是特定于每个子类的时候，可以使用抽象类。
- 抽象类可以包含成员变量，而接口只能包含常量。
3.2 接口的适用场景
- 当多个类需要实现相同的方法签名但可能包含不同的实现时，可以使用接口。
- 当类已经继承了其他类，但仍需要实现一组方法时，可以使用接口。Java中支持多继承，一个类可以继承一个类同时实现多个接口。
- 当需要定义一组常量时，可以使用接口，因为接口中的字段默认是public、static、final的。
4. 差异比较
4.1. 继承与实现
- 抽象类：
- 使用extends关键字实现继承。
- 一个类只能继承一个抽象类。
- 接口：
- 使用implements关键字实现接口。
- 一个类可以实现多个接口。
4.2. 构造器
- 抽象类：
- 可以有构造器。
- 构造器在子类对象创建时被调用。
- 接口：
- 不可以有构造器。
- 没有构造器的概念，接口中定义的字段默认是public、static、final的。
4.3. 字段
- 抽象类：
- 可以包含实例变量。
- 可以包含静态变量。
- 接口：
- 只能包含常量（public、static、final）。
4.4. 方法
- 抽象类：
- 可以包含抽象方法。
- 可以包含普通方法。
- 可以包含静态方法。
- 接口：
- 只能包含抽象方法（Java 8 之前）。
- 可以包含默认方法（Java 8+）。
- 可以包含静态方法。
4.5. 访问修饰符
- 抽象类：
- 可以有访问修饰符，可以是public、protected、default（包内可见）。
- 接口：
- 所有方法默认为public，字段默认为public、static、final。
- 方法可以有public、default（包内可见）两种修饰符。
5. 最佳选择
在选择抽象类或接口时，应考虑以下几个因素：
- 设计目标：
- 如果设计的是一种类型，希望它有通用的代码和状态，使用抽象类更为合适。
- 如果设计的是一种行为，希望实现类拥有相同的方法签名，使用接口更为合适。
- 代码复用：
- 如果多个类之间有共享的代码和状态，使用抽象类更方便。
- 如果多个类之间只有方法签名相同而实现不同的情况，使用接口更适合。
- 多继承：
- 如果一个类已经继承了其他类，但需要实现一组方法，可以使用接口。
- Java中支持多继承，一个类可以继承一个类同时实现多个接口。
7. 使用场景
7.1 抽象类的使用场景
- 代码复用性高： 如果多个类之间有很多共同的代码和状态，使用抽象类可以更方便地实现代码复用。
- 共享设计： 当设计的是一种类型，并希望它有通用的代码和状态时，抽象类是一个更自然的选择。
- 适用于层次结构： 抽象类适用于类之间有明显的层次结构的情况，可以定义一些通用的行为。
abstract class Animal { abstract void makeSound(); } class Dog extends Animal { void makeSound() { System.out.println("Bark"); } } class Cat extends Animal { void makeSound() { System.out.println("Meow"); } }
7.2 接口的使用场景
- 多继承需求： 如果一个类已经继承了其他类，但仍需要实现一组方法，使用接口更为合适。
- 行为定义： 当设计的是一种行为，并希望实现类拥有相同的方法签名时，使用接口是一种有效的方式。
- 适用于非层次结构： 接口适用于类之间没有明显层次结构的情况，可以定义一些独立的行为。
interface Shape { void draw(); } class Circle implements Shape { void draw() { System.out.println("Drawing Circle"); } } class Rectangle implements Shape { void draw() { System.out.println("Drawing Rectangle"); } }
8. 最佳实践
8.1 接口与抽象类的结合使用
在实际开发中，接口与抽象类可以结合使用，以发挥它们各自的优势。一个类可以继承一个抽象类同时实现多个接口，这样可以同时享受到抽象类的代码复用和接口的多继承特性。
abstract class Shape { abstract void draw(); } interface Colorable { void setColor(String color); } class ColoredCircle extends Shape implements Colorable { private String color; void draw() { System.out.println("Drawing Colored Circle"); } public void setColor(String color) { this.color = color; } }
8.2 Java 8 中的默认方法
在Java 8中引入了接口的默认方法，这使得接口可以包含非抽象的方法实现。这样的默认方法可以为现有的接口添加新的功能，而不会影响实现该接口的类。
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