JAVA接口和抽象类详解

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引言:上一章我们详细的学习了java中的继承,java中的继承是单继承的,这样就会导致一个问题,如果一个类同时想调用另外两个类的相关内容,作为单继承是无法实现的,怎么办呢?java提供了另一种方式-接口来解决这个问题。

一、抽象方法:

在继承过程中,子类重写父类的同名方法,我们发现一个问题,父类方法的方法体没有任何意义,那么是否可以省略呢?答案是肯定的,可以省略,省略方法体的方法为抽象方法。

1.定义:

抽象方法是一种特殊的方法:该方法被abstract修饰,它只有声明,而没有具体的实现。抽象方法的声明格式为:

权限修饰符   返回值类型  方法名(参数列表);   //没有方法体
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如上一章我们父类Animal定义一个打印方法,打印的具体实现不知道,代码如下:

public abstract void print();   //抽象方法,没有方法体实现
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小结:

  • 被abstract修饰,没有方法体的方法称为抽象方法;
  • 抽象方法必须存在于抽象类中,不能存在于非抽象类;
  • 抽象方法必须在其子类中实现,除非子类也是抽象类;

二、抽象类:

1.定义:

被abstract修饰的类称为抽象类,如果一个类包含有抽象方法,则该类一定是抽象类,反之一个类如果是抽象类,不一定包含抽象方法。

abstract  类名{...}
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如定义Animal为抽象类:

abstract Animal{
	//属性和方法省略...
}
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2.抽象类作用:

抽象类就是为了继承而存在的,如果你定义了一个抽象类,却不去继承它,那么等于白白创建了这个抽象类,因为你不能用它来做任何事情。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。

包含抽象方法的类称为抽象类,但并不意味着抽象类中只能有抽象方法,它和普通类一样,同样可以拥有成员变量和普通的成员方法,抽象类和普通类的区别:

  • 抽象方法必须为 public 或者 protected(因为如果为 private,则不能被子类继承,子类便无法实现该方法),默认情况下默认为 public。
  • 抽象类不能用来创建对象;
  • 如果一个类继承于一个抽象类,则子类必须实现父类的抽象方法。如果子类没有实现父类的抽象方法,则必须将子类也定义为为 abstract 类。

其他方面,抽象类和普通没有区别,一般抽象类用于继承中提高扩展性。

3.抽象类具体使用:

同样以上一章节动物案例为例,作为父类Animal的print方法需要通过具体的子类进行实现,所以在父类中没有任何意思,那么我们可以将该方法定义为抽象方法,如果一个类中有抽象方法,则该类一定是抽象类,则代码如下:

抽象父类:

package cn.hz;

/**
 * @author hz
 * @version 1.0
 *
 * 父类:动物类--抽象类
 */
public abstract class Animal { ;
    private String name;    //属性:昵称
    private Integer health; //属性:健康值
    private Integer love;   //属性:亲密度

    //省略相应set/get方法及构造方法...

    //定义抽象方法-打印
    public abstract void print();

}
复制代码

非抽象子类:

package cn.hz;

/**
 * @author hz
 * @version 1.0
 *
 * 子类:狗的类--非抽象子类
 */
public class Dog extends  Animal{
    private String strain;  //属性:子类新添属性
    
    public String getStrain() {
        return strain;
    }

    public void setStrain(String strain) {
        this.strain = strain;
    }

    //子类重写父类抽象方法
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("狗的相关信息"+getName()+"..."+getStrain());
    }
}

复制代码

通过上述例子分析,抽象父类定义抽象方法,非抽象子类实现抽象方法,这样既能达到代码的规范性,又能实现代码的扩展性。

小结:

  • 如果一个类中含有抽象方法,该类一定是抽象类,该类必须被abstract修饰;
  • 如果一个类是抽象类,该类可以含有抽象方法和非抽象方法
  • 如果一个类为抽象类,则该类不能被实例化,必须通过该类的非抽象子类进行实例化

三、接口:

java中的继承是单继承的,为了提高扩展性,java提供了一种机制接口,什么是接口呢?

1.接口的定义:

接口,英文称作interface,在软件工程中,接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里,我们可以体会到Java语言设计者的初衷,它是对行为的抽象。

接口表示一种能力,一种规范

interface 接口名{...}
复制代码

如定义一个对数据操作的CRUD接口,代码如下:

interface CRUD{
	//省略属性和方法...
}
复制代码

接口中可以含有 变量和方法。但是要注意,接口中的变量会被隐式地指定为public static final变量(并且只能是public static final变量,用private修饰会报编译错误),而方法会被隐式地指定为public abstract方法且只能是public abstract方法(用其他关键字,比如private、protected、static、 final等修饰会报编译错误),并且接口中所有的方法不能有具体的实现,也就是说,接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别,接口是一种极度抽象的类型,它比抽象类更加“抽象”,并且一般情况下不在接口中定义变量。

2.接口的实现:

接口定义完后需要通过实现类实现,语法如下:

实现类  implements 接口{
	//所有接口的抽象方法的实现
}
复制代码

如上方定义的数据库操作的接口CRUD,实现类CRUDDao代码如下:

public class CRUDDao implements CRUD {
    //CURD中所有抽象方法的实现
}

复制代码

实现类中的方法一定是非抽象方法。

3.接口的特性:

java中类继承为单继承,java中接口为多继承,多实现的。

如现在我们定义两个父接口,一个父类:

//父接口A
public interface A {
    //内容省略...
}
复制代码
//父接口B
public interface B {
    //内容省略
}

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//父类
public class AA{
	//内容省略
}
复制代码

**接口多继承:**定义接口C可以同时继承于A,B接口

//子接口
public interface C extends A,B {
    //内容省略
}
复制代码

**类多实现:**定义实现类Demo1可以同时实现A,B接口

public class Demo implements A,B{
	//内容省略
}
复制代码

不管是类的多实现还是接口的多继承,一定注意多个接口之间使用","隔开。

类的单继承及接口的多实现: 定义实现类Demo2继承父类AA,并实现A,B接口

public class Demo2  extends AA  implements A,B {
    //内容省略...
}
复制代码

注意

  • 如果一个类既继承了一个类,又实现了接口,则继承一定在前面,不能交换顺序。
  • 如果一个实现类既继承一个抽象类又实现了接口,则该实现类一定要将抽象类和接口中的所有抽象方法全部实现。
  • 类的实现是可以多实现的,但是类的继承一定是单继承,接口的继承可以是多继承

4.接口的具体使用:

通过以上学习,可能大家对应接口的理解已经比较深刻,那么接口到底如何使用呢,接下来我们通过一个例子进行具体讲解。

**需求:**通过编写实现防盗门的功能,并可以进行后续扩展。

**分析:**门有“开”和“关”的功能,锁有“上锁”和“开锁”的功能,防盗门含有两者共同的功能,将门和防盗门定义为抽象类,防盗门将门和锁继承即可,但是java类的继承为单继承,无法支持多继承,如果实现上述功能呢?

  • 将门定义为抽象类,锁定义为接口
  • 防盗门继承门,实现锁的接口

类图:

image.png 代码实现:

package cn.hz;

/**
 * 定义门的类--抽象类
 * @author hz
 * @version 1.0
 */
public abstract class Door {
    private String type;
    public String getType() {
        return type;
    }
    public void setType(String type) {
        this.type = type;
    }

    /**
     * 定义关门的方法
     */
    public abstract void close();

    /**
     * 定义开门的方法
     */
    public abstract  void open();
}

复制代码
package cn.hz;

/**
 * 定义锁为接口
 */
public interface Lock {
    /**
     * 上锁的方法
     */
    public void  lockUp();

    /**
     * 开锁的方法
     */
    public void  openLock();

}

复制代码
package cn.hz;

/**
 * @author hz
 * @version 1.0
 */
public class TheftproofDoor extends  Door implements  Lock{
    @Override
    public void close() {
        System.out.println("轻轻拉门,门关上了");
    }

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("用力推门,门打开");
    }

    @Override
    public void lockUp() {
        System.out.println("插入钥匙,向右旋转三圈,锁上了,拔出钥匙");
    }

    @Override
    public void openLock() {
        System.out.println("插入钥匙,向右旋转三圈,锁开了,拔出钥匙");
    }
}

复制代码
package cn.hz;

/**
 * @author hz
 * @version 1.0
 */
public class DoorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建防盗门对象
        TheftproofDoor door=new TheftproofDoor();
        door.setType("玻璃");

        door.openLock();
        door.open();

        door.takePictures();

        door.close();
        door.lockUp();
    }
}

复制代码

以上通过抽象类门和接口锁组合防盗门,从而提高的代码的扩展性,如现在需要对防盗名添加一个新功能-门铃功能,那么我们只需要在制作一个门铃接口即可:

package cn.hz;

/**
 * 定义一个门铃的接口
 */
public interface DoorBell {
    /**
     * 定义个拍照存档功能的方法
     */
    public  void takePictures();
}

复制代码

而作为实现类防盗门只需要实现新的接口即可,对我们之前内容不影响,代码如下:

package cn.hz;

/**
 * @author hz
 * @version 1.0
 */
public class TheftproofDoor extends  Door implements  Lock,DoorBell{
    @Override
    public void close() {
        System.out.println("轻轻拉门,门关上了");
    }

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("用力推门,门打开");
    }

    @Override
    public void lockUp() {
        System.out.println("插入钥匙,向右旋转三圈,锁上了,拔出钥匙");
    }

    @Override
    public void openLock() {
        System.out.println("插入钥匙,向右旋转三圈,锁开了,拔出钥匙");
    }

    @Override
    public void takePictures() {
        System.out.println("卡...卡....拍照存档");
    }
}

复制代码

通过这个例子我们可以看出接口和实现类的使用还是有一定区别的,那么他们有哪些相同点和不同点呢?

四、抽象类和接口对比:

1.抽象类和接口的相同点:

  • 抽象方法和接口都不能被实例化,但可以定义抽象类和接口类型的引用。

2.语法层面上的区别:

  • 抽象类可以提供成员方法的实现细节,而接口中只能存在public abstract 方法;
  • 抽象类中的成员变量可以是各种类型的,而接口中的成员变量只能是public static final类型的;
  • 接口中不能含有静态代码块以及静态方法,而抽象类可以有静态代码块和静态方法;
  • 一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。

3.设计层面上的区别:

  • 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。抽象类是对整个类整体进行抽象,包括属性、行为,但是接口却是对类局部(行为)进行抽象。举个简单的例子,飞机和鸟是不同类的事物,但是它们都有一个共性,就是都会飞。那么在设计的时候,可以将飞机设计为一个类Airplane,将鸟设计为一个类Bird,但是不能将 飞行 这个特性也设计为类,因此它只是一个行为特性,并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly,包含方法fly( ),然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机,比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可,对于鸟也是类似的,不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出,继承是一个 "是不是"的关系,而 接口 实现则是 "有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类,则子类必定是抽象类的种类,而接口实现则是有没有、具备不具备的关系,比如鸟是否能飞(或者是否具备飞行这个特点),能飞行则可以实现这个接口,不能飞行就不实现这个接口

  • 设计层面不同,抽象类作为很多子类的父类,它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范,它是一种辐射式设计。什么是模板式设计?最简单例子,大家都用过ppt里面的模板,如果用模板A设计了ppt B和ppt C,ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了,如果它们的公共部分需要改动,则只需要改动模板A就可以了,不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计,比如某个电梯都装了某种报警器,一旦要更新报警器,就必须全部更新。也就是说对于抽象类,如果需要添加新的方法,可以直接在抽象类中添加具体的实现,子类可以不进行变更;而对于接口则不行,如果接口进行了变更,则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

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