Java抽象类和接口（武磊绝杀塞尔塔纪念版）

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。
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 抽象类的语法

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。

// 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
}

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 抽象类的特性

1 抽象类不能直接实例化对象

abstract class Shape {
    abstract public void draw();
    abstract void calcArea();
    public double getArea() {
        return area;
    }
    protected double area; 
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Shape();//error
    }
}

2 抽象对象不能是private的

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

抽象方法没有加访问限定符时，默认是public

3 抽象方法不能被final和static修饰

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 public void draw();
    abstract void calcArea();
    public double getArea() {
        return area;
    }
    protected double area;
    abstract final void methodA();
    abstract public static void methodB();
}

3 抽象类必须被继承

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
如下：

//矩形类
public class Rect extends Shape {
    private double length;
    private double width;
    Rect(double length, double width) {
        this.length = length;
        this.width = width;
    }
    public void draw() {
        System.out.println("矩形: length= " + length + " width= " + width);
    }
    public void calcArea() {
        area = length * width;
    }
}

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

3 抽象类的作用

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

二 接口

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

1 接口的语法

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();//推荐这种形式
}

2 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，实现接口中的所有抽象方法

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

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

请实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子

1. USB接口：包含打开设备、关闭设备功能
2. 笔记本类：包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能
3. 鼠标类：实现USB接口，并具备点击功能
4. 键盘类：实现USB接口，并具备输入功能

// 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();
    }
}
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();
    }
}

3 接口的特性

1 接口不能直接new接口的对象

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
    }
}

2 接口中每一个方法都是public的抽象方法

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 {
    private void openDevice();//error
    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();
    void closeDevice(){
        System.out.println("关闭USB设备");//error
    }
}

4 重写接口中方法时，不能使用default访问权限修饰

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");
    }
    // ...
}

5 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
        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
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

4 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。

//动物类
class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//跑和游接口
interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}
//青蛙是既会跑又会游的动物
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");
    }
}

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

5 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. 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

三 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

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

上述代码中，Animal中包含name这样的属性，所以Animal只能是抽象类不能是接口