【Java基础知识9】接口和抽象类-优快云博客

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一、抽象类

1.什么是抽象类？

在Java中，抽象类是一种特殊的类，用来表示具有一般特征和行为的抽象概念。它不能够直接实例化，而是作为其他类的基类或者父类来使用。

抽象类就是为了继承而存在的。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。

class Father{
    public void func(){
        System.out.println("父类方法");
    }
}

class Son extends Father{
    @Override
    public void func(){
        System.out.println("子类重写父类方法");
    }
}

public class AbstractClass {
    public static void main(String[] args) {
        Father father = new Son();
        father.func();
    }
}
// 输出结果
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:55454', transport: 'socket'
子类重写父类方法
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:55454', transport: 'socket'

Process finished with exit code 0

2.抽象类的基本语法

[public] abstract class ClassName {
    abstract void fun();
}

使用关键字 abstract 来声明抽象类，将类定义为抽象类；
抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法；
抽象类不可以被实例化，但是可以被继承；
抽象类可以被继承，但不能被标记为final，因为它需要被子类扩展和实现；
抽象类可以包含构造方法，构造方法在子类实例化时调用父类的构造方法；
抽象方法使用 abstract 关键字进行声明，并且没有方法体；
子类必须实现（覆盖、重写）抽象方法，否则子类也要声明为抽象类

3.抽象类的作用

实现代码复用：
抽象类可以包含非抽象方法，这些抽象方法的默认行为可以被所有子类共享，从而减少代码重复。
建立层次结构：
抽象类可以作为其他类的基类，有助于建立类的层次结构。这种层次结构有助于管理和组织代码，使得相关的类能够清晰地反映出它们之间的关系。
实现多态：
通过使用抽象类，可以实现多态，多态允许使用父类类型的引用来调用子类的实现方法。
控制子类行为：
抽象类可以包含受保护（protected）或公共（public）的具体方法，这些方法可以被子类调用，通过这种方式，抽象类可以控制和规范子类的行为，确保子类实现特定的功能。
隐藏实现细节：
抽象类可以隐藏实现细节，只暴露必要的接口，减少系统的复杂性，并使系统更容易理解和维护。
设计模式的实现：
许多设计模式（如模板方法模式、策略模式等）都使用抽象类来定义通用的算法或策略，并通过子类来实现具体的细节。

二、接口

1.什么是接口？

接口（Interface）是一种抽象的参照类型（Reference Type），它定义了一组方法的规范，但没有具体的实现。接口提供了一种契约机制，用于描述类应该具有的行为，而不涉及具体的实现细节。

简单理解，就是两个设备的直接连接方式，例如充电器和充电口、电源插头和电源插座、USB接口等等

2.接口的基本语法

[public] interface InterfaceName {
 
}

3.接口的特点

接口中的成员变量，默认都是被public static final修饰的；
接口中的方法，默认都是被public abstract修饰的抽象方法；
接口中的普通成员方法，一般是不能有具体的实现内容的；
接口中的普通成员方法如果要有具体的实现，必须要被default修饰；
接口中可以有静态成员方法；
接口不能被实例化；
接口中不能有静态代码块、实例代码块以及构造方法；
当一个类通过implements实现一个或多个接口后，必须要重写接口中的抽象方法，否则这个类就要被abstract修饰为抽象类；
接口可以继承其他接口，使用extends关键字进行声明，一个接口可以继承多个接口，实现接口的继承层次结构

4.接口的使用

接口不能直接使用，必须要有一个实现类来实现该接口，并且还要实现接口中的所有抽象方法

以下是实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子：

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

// USB接口
interface USB {
	// 打开设备
    void openDevice();
    // 关闭设备
    void closeDevice();
}


// 鼠标类，实现USB接口
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
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
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 Test2 {
    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();
    }
}

上述代码展示了一个使用USB设备的示例。

首先，定义了一个USB接口，其中包含了openDevice()和closeDevice()两个方法，表示打开和关闭设备的操作。

接着，定义了鼠标类Mouse和键盘类KeyBoard，它们都实现了USB接口，并重写了接口中的方法。除此之外，鼠标类还有一个额外的方法click()表示鼠标的点击操作，键盘类也有一个额外的方法inPut()表示键盘的输入操作。

然后，定义了一个笔记本类Computer，它具有开机和关机的功能，以及一个useDevice()方法用于使用USB设备。useDevice()方法接收一个USB接口的实例作为参数，并根据具体的实例类型执行相应的操作。如果是鼠标设备，就调用鼠标的点击方法；如果是键盘设备，就调用键盘的输入方法。

最后，在测试类Test2中创建了一个笔记本电脑对象，并依次执行了打开电脑、使用鼠标设备、使用键盘设备和关闭电脑的操作。

三、接口和抽象类的区别

1.设计层面不同

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。

抽象类是一种提取模板类设计，而接口是行为类设计。简答来讲就是，抽象类就好比把PPT中公共的部分提取成一个模板，公共的地方需要改动，只需要更改提取出来的模板即可，而接口就好比手机的充电口，由最开始的Micro-USB接口改为了Type-C接口后，那么所有手机充电线也都要改为Type-C充电线，也就是要随着接口的变更而变更