【JAVA】Java高级：深入面向对象编程——抽象类与接口-优快云博客

在Java编程中，抽象类和接口是实现多态性和设计灵活性的重要工具。它们允许我们定义一个类的基本结构和行为，而不必实现所有的细节。这种设计模式使得代码更加模块化，易于维护和扩展。以下是它们在实际应用中的一些重要性和场景：

代码复用：通过抽象类和接口，可以定义一些通用的方法和属性，避免重复代码。例如，在一个动物管理系统中，可以定义一个抽象类Animal，然后让不同的动物（如Dog和Cat）继承这个类，从而复用通用的属性和方法。
解耦：使用接口可以让系统的不同部分相互独立，从而降低耦合度。例如，假设我们有一个支付系统，可以定义一个Payment接口，不同的支付方式（如CreditCardPayment和PayPalPayment）可以实现这个接口，这样在调用支付功能时，只需依赖接口，而不必关心具体的实现。
灵活性：抽象类和接口提供了灵活的设计选择，使得系统可以轻松适应变化。比如，如果我们需要添加新的动物类型，只需创建一个新的类实现Animal抽象类，而不需要修改现有的代码。

生活中的例子

抽象类：

比如一个“交通工具”抽象类，它可以定义一些基本的属性（如速度、容量）和方法（如加速、刹车）。然后可以有多个子类，如“汽车”、“自行车”、“火车”，每个子类可以实现特定的行为。

接口：

比如一个“可充电”接口，定义一个方法charge()。任何可充电的设备（如手机、笔记本电脑、电动车）都可以实现这个接口，提供具体的充电实现。

抽象类与接口的理论知识

1. 抽象类

定义：抽象类是一个不能被实例化的类，可以包含抽象方法（没有实现的方法）和具体方法（有实现的方法）。抽象类可以有构造函数、字段和方法。

特点：

抽象类可以包含状态（字段）。
可以有具体方法和抽象方法。
只允许单继承，即一个类只能继承一个抽象类。

示例：

// 定义一个抽象类
abstract class Animal {
    // 抽象方法，没有实现
    abstract void makeSound();

    // 具体方法
    void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

// Dog类继承Animal
class Dog extends Animal {
    // 实现抽象方法
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("Woof!");
    }
}

// Cat类继承Animal
class Cat extends Animal {
    // 实现抽象方法
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("Meow!");
    }
}

// 测试抽象类和子类
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
        dog.makeSound(); // 输出: Woof!
        dog.eat();       // 输出: This animal eats food.

        Animal cat = new Cat();
        cat.makeSound(); // 输出: Meow!
        cat.eat();       // 输出: This animal eats food.
    }
}

解释：

Animal是一个抽象类，定义了一个抽象方法makeSound()和一个具体方法eat()。
Dog和Cat类继承自Animal并实现了makeSound()方法。
在Main类中，我们创建了Dog和Cat对象，并调用它们的方法。

2. 接口

定义：接口是一种特殊的引用类型，类似于类，但只能包含常量、方法签名和嵌套类型，不能包含具体方法（在Java 8及以后的版本中，接口可以有默认方法和静态方法）。

特点：

接口可以被多个类实现（多实现）。
接口中的方法默认是public，字段默认是public static final。
一个类可以实现多个接口。

示例：

// 定义一个接口
interface Payment {
    void pay(double amount);
}

// CreditCardPayment类实现Payment接口
class CreditCardPayment implements Payment {
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card.");
    }
}

// PayPalPayment类实现Payment接口
class PayPalPayment implements Payment {
    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal.");
    }
}

// 测试接口和实现类
public class PaymentTest {
    public static void main(String[] args) {
        Payment payment1 = new CreditCardPayment();
        payment1.pay(100.0); // 输出: Paid 100.0 using Credit Card.

        Payment payment2 = new PayPalPayment();
        payment2.pay(150.0); // 输出: Paid 150.0 using PayPal.
    }
}

解释：

Payment是一个接口，定义了一个方法pay()。
CreditCardPayment和PayPalPayment类实现了Payment接口，提供了各自的支付实现。
在PaymentTest类中，我们可以通过接口类型来调用不同支付方式的实现，展示了多态性。

抽象类与接口的比较

特性	抽象类	接口
关键字	`abstract`	`interface`
方法实现	可以有抽象方法和具体方法	只能有抽象方法（Java 8后可有默认方法）
字段	可以有字段	只能有`public static final`常量
继承	单继承（一个类只能继承一个抽象类）	多实现（一个类可以实现多个接口）
构造函数	可以有构造函数	没有构造函数