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【手把手带你学JavaSE】第八篇：抽象类和接口

news 来源：原创 2024/5/6 16:31:59

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目录

  • 一、抽象类
    • 1.1 什么是抽象类？
    • 1.2 抽象类的语法规则
    • 1.3 抽象类的特性
    • 1.4 抽象类的作用
  • 二、接口
    • 2.1 什么是接口？
    • 2.2 接口的语法规则
    • 2.4 接口的特性
    • 2.5 实现多个接口
    • 2.6 接口间的继承
  • 三、抽象类和接口的区别

一、抽象类

1.1 什么是抽象类？

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。

abstract class shape{
    public abstract void draw();//抽象方法
}

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1.2 抽象类的语法规则

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。

抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，甚至构造方法

1.3 抽象类的特性

  1. 抽象类是不可以被实例化的。new
  2. 抽象类使用abstract来修饰
  3. 抽象类当中可以包含普通类所能包含的成员，可以包含抽象方法
  4. 抽象方法使用abstract修饰，这个方法没有具体的实现。
  5. 抽象类其实只能被继承。
  6. 一个普通类，继承了一个抽象类，那么这个普通类当中，需要重写这个抽象类的所有抽象方法。
  7. 抽象方法没有加访问限定符时，默认是public.
  8. 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
  9. 抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化抽象类的成员变量
    10.一个抽象类A，如果继承了一个抽象类B，那么这个抽象类A，可以不实现抽象父类B的抽象方法
abstract class Shape {
    //抽象方法
    public abstract void draw();
}

class Rect extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个矩形！");
    }
}

class Cycle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个圆！");
    }
}

class Triangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个三角形！");
    }
}

class Flower extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一朵❀！");
    }
}

public class Test {
    //向上转型实现多态
    public static void drawMap(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Rect rect = new Rect();
        drawMap(rect);
        drawMap(new Cycle());
        drawMap(new Triangle());
        drawMap(new Flower());
    }
}

1.4 抽象类的作用

抽象类存在的最大意义就是为了被继承.
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.
普通的类也可以被继承呀, 普通的方法也可以被重写呀, 为啥非得用抽象类和抽象方法呢?
确实如此. 但是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 fifinal 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 fifinal 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.

二、接口

2.1 什么是接口？

接口是抽象类的更进一步. 抽象类中还可以包含非抽象方法, 和字段. 而接口中包含的方法都是抽象方法, 字段只能包含 静态常量

interface IShape{
    void draw();
}


class Cycle implements IShape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个⚪！");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IShape shape = new Rect();
        Shape.draw();
    }
}

2.2 接口的语法规则

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
}
```java
interface IShape {
    abstract void draw();//即使不写public,也是public
}
class Rect implements IShape{
    void draw(){
        System.out.println("方片");//权限更加严格了，所以无法覆写
    }
}

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注意：

 1. 创建接口时，接口的命名一般以大写字母 I 开头
 2. 接口的命名一般使用“形容词”词性的单词
 3. 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。**

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。

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

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();
    }
}

// 测试类：
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();
    }
}

2.4 接口的特性

  1. 接口当中的普通方法，不能有具体的实现。非要实现，只能通过关键字default来修饰，这个方法。
  2. 接口当中，可以有static的方法。
  3. 里面的所有的方法都是public的。
  4. 抽象方法，默认时public abstract的。
  5. 接口是不可以被通过关键字new来实例化的。
  6. 类和接口之间的关系是通过implements实现的。
  7. 当一个类实现了一个接口之后，就必须要重写接口当中的抽象方法。
  8. 接口当中的成员变量，默认是public static final 修饰的
  9. 一个类可以通过关键字extends继承一个抽象类或者普通类，但是只能继承一个类。同时，也可以implements多个接口，接口之间使用逗号隔开就好。
  10. 接口和接口之间可以使用extends来操作他们的关系，此时，这里面意为：拓展。

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中不支持类的多继承，但是一个类可以实现多个接口，使用implements用逗号隔开；可以用接口达到多继承的效果，解决了Java中类不支持多继承的问题。

下面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时也可以实现多种接口.

//动物类
class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//提供一组接口, 分别表示 "会飞的", "会跑的", "会游泳的".
interface IFlying {
    void fly();
}
interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}
//猫, 是会跑的.
class Cat extends Animal implements IRunning {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");
    }
}
//鱼, 是会游的.
class Fish extends Animal implements ISwimming {
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
    }
}
//青蛙, 既能跑, 又能游
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");
    }
}
//鸭子，可以飞、跑和游泳
class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
    public Duck(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
    }
}

2.6 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。

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.

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

相同点：

  1. 都不能被实例化。
  2. 接口的实现类和抽象类的子类只有全部实现了接口或者抽象类中的抽象方法后才可以被实例化。

不同点：

  1. 抽象类可以有构造方法，接口中不能有构造方法。
  2. 接口只能定义抽象方法不能实现方法，抽象类既可以定义抽象方法，也可以实现方法。
  3. 抽象类中可以包含静态方法，接口中不能包含静态方法。
  4. 抽象类中可以有普通成员变量，接口中没有普通成员变量，接口中的所有成员变量为public static final修饰的静态常量
  5. 接口可以被多重实现，抽象类只能被单一继承。
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