Java学习第十二章抽象类和接口-优快云博客

文章介绍了Java中的抽象类和接口的概念、语法、特性和作用。抽象类用于描述不能实例化的类，包含抽象方法，需要被子类继承并实现。接口则是一种规范，包含抽象方法和静态default方法，可以被多个类实现，实现接口的类必须重写接口的所有抽象方法。文章强调了抽象类和接口在多态和代码设计中的重要性，以及它们在解决多继承问题上的角色。

文章目录

抽象类和接口

抽象类和接口

1. 抽象类

1.1 抽象类概念

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。比如：
在这里插入图片描述

矩形三角形圆形都是图形因此和Shape类的惯性都是继承关系
虽然图形Shape中也存在draw方法，但是由于Shape不是具体的图形，所以其内部的方法是没有办法具体实现的
由于Shape类没有办法具体描述一个具体的图形，导致其draw（）方法无法具体实现，所以可以将Shape类设计为抽象类。

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。

public abstract class Shape {
    abstract public void draw();
    abstract void calcArea();
    public double getArea(){
        return area;
    }
    protected double area;
}

注意：抽象类是类，内部类可以包含普通方法和属性，甚至构造方法

1.3 抽象类特性

抽象类不能直接实例化对象
编译出错 Shape是抽象的无法实例化

// 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
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

abstract class Shape {
    abstract public  void draw();
    abstract void calcArea();
    public double getArea(){
        return area;
    }
    protected double area;

}
class Rect extends Shape {
    private double lenght;
    private double widtf;
    Rect(double lenght,double widtf){
        this.lenght = lenght;
        this.widtf = widtf;
    }
    public void calcArea(){
        System.out.println("面积是：" +String.format("%.2f", this.lenght * this.widtf));
    }
    public void draw(){
        System.out.println("矩形:lenght="+this.lenght+"widtf"+this.widtf);
    }

}
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;
	}
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Rect rect = new Rect(1.3,1.4);
        rect.calcArea();
    }
}

抽象类继承抽象类可以不重写抽象类的方法

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

1.4 抽象类的作用

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.
那普通的类也可以被继承，普通的方法也可以被重写为啥非得用抽象类？
使用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.

很多语法存在的意义都是为了 “预防出错”, 例如我们曾经用过的 final 也是类似. 创建的变量用户不去修改, 不就相当于常量嘛? 但是加上 final 能够在不小心误修改的时候, 让编译器及时提醒我们.
充分利用编译器的校验, 在实际开发中是非常有意义的.

2. 接口

2.1 接口的概念

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。

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
}

注意：

接口是使用interface来进行定义的
接口当中不能有实现的方法，但是有两种类型的方法需要注意：
静态方法可以有具体的实现
这个方法被default关键字也可以【从1.8开始才引入】
接口当中的方法默认是 public abstract 修饰的写或者不写都可以
接口当中的成员变量默认都是 public static final修饰的写或不写都可以
接口也不能通过关键字new来进行实例化
类和接口之间使用关键字implements来进行关联
当一个类实现一个接口之后，这个类必须重写这个接口当中的抽象方法！！
不写就会报错

我们鼠标右键要进行关联的类 Alt 加回车就可以通过编译器快速生成类的抽象方法
当接口当中，存在default方法，可以选着重写，也可以不重写，具体看业务要求！！！
接口的向上转型虽然我们不能new一个接口的对象，但是我们可以通过它关联的子类来进行
向上转型来实现方法的多态。
每个接口都有之间的字节码文件

软性要求提示:
11. 创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头.
12. 接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词.
13. 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{
	// ...
}

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。
例如：

请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

public interface USB {
    void openDevice();//打开服务
    void closeDevice();//关闭服务
}

//键盘类

public class KeyBoard implements USB{
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘服务");
    }

    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘服务");
    }
    //键盘特有的方法
    public void input(){
        System.out.println("键盘输入文字");
    }
}

//鼠标类

public class Mouse implements USB{
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标服务");
    }

    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标服务");
    }
    public void click(){
        System.out.println("点击鼠标！");
    }
}

//电脑类

public class Comouter {
    public void open(){
        System.out.println("打开电脑");
    }
    public void close(){
        System.out.println("关闭电脑");
    }
    public void useDevice(USB usb){
        usb.openDevice();
        if(usb instanceof KeyBoard){
            ((KeyBoard) usb).input();
        }
        else if(usb instanceof Mouse){
            ((Mouse) usb).click();
        }
        usb.closeDevice();
    }
	//测试
    public static void main(String[] args) {
        Comouter comouter = new Comouter();
        comouter.useDevice(new KeyBoard());
        System.out.println("============");
        comouter.useDevice(new Mouse());
    }
}

注意当要接口来使用类中特有的方法时，要判断当前接口引用该类，若是可以通过向下转型来调用该类特有的方法。

2.4 接口特性

接口类型是一个引用类型，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（只能时public abstract，其他修饰符都会报错）

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

接口中的方法是不能在接口当中实现的，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");
	}
}

重写接口的方法时，不能使用默认的访问权限，子类实现接口的方法的时候这个方法一定要是public所修饰的

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。

2.5 实现多个接口

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。所以一个类可以解决多继承的问题
下面通过类来表示一组动物.
我们定义一个抽象类 Animal 以及三个接口IFlying ISwimming IRunning
当我们要表示一个 Dog类时可以表示

package demo3;
interface IFlying{
    void fly();
}
interface ISwimming{
    void swim();
}
interface IRunning{
    void run();
}
abstract class Animal{
    public String name;
    public int age;
    public abstract void eat();
}
//必须先继承类然后在实现接口，只能继承一个类，
class Dog extends Animal implements IRunning,ISwimming{

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("正在狗刨");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("狗正在跑");
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("正在吃狗粮");
    }
}

并不是所有动物都会飞跑游泳有因为Java中不能继承多个类所以我们并不能在定义其它类来表示这些动物的特性，所以我们需要接口来表示这些特性，所以实现多个接口，可以解决多继承的问题
又例如鸟是会飞和会跑的我们可以定义一个鸟类

class Bird extends Animal implements IFlying{

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("正在飞");
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("正在吃鸟粮");
    }
}

注意：
一个类必须按照先继承父类然后联系接口的顺序
上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口.
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 .
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
这样设计有什么好处呢? 时刻牢记多态的好处, 让程序猿忘记类型. 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.
在这里插入图片描述
甚至参数可以不是 “动物”, 只要会跑!

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

使用接口只要你实现了这个接口的功能，就不管你是什么类都能调用

2.6 接口间的继承

目前存在的关系：

类和类之间【通过extends类继承的】
类和接口之间的关系：implements 实现接口
接口和接口之间也是存在关系的extends来进行关联此时认为中国意思是拓展接口功能的意思

此时C接口不仅仅有自己的功能，它还有A和B接口的功能

此时我们可以看到一个D类要实现三个的抽象方法
小知识：我们为什么要这样做呢？
这就是常常提到的解耦，我们不把AB方法写写到C上而是通过接口来继承就是为了改变A而不影响B，从而达到高内聚，低耦合的效果。

2.7抽象类和接口的区别

接口是用关键字interface定义的，抽象类是用关键字abstract定义的
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，每一个成员变量都是public static final修饰的，而抽象类除了拥有抽象方法之外还可以定义普通的方法和成员。
接口中的方法都不能有实现的方法，但是有两种类型的方法需要注意：
静态方法可以有具体的实现这个方法被default关键字也可以实现。
接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法，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)
若是这些属性所有子类都具有就定义为抽象类，例如年龄性别，
若是这些属性是某一部分子类特有的就定义为接口，例如跑飞游泳