JavaSE | 初始Java(十一) | 抽象类和抽象接口

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

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
}

注意：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

抽象类特性

1. 抽象类不能直接实例化对象

Shape shape = new Shape();
// 编译出错
Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化

2. 抽象方法不能是 private 的

abstract class Shape {
    abstract private void draw();
}
// 编译出错
Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private

3. 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 final void methodA();
    abstract public static void methodB();
}
// 编译报错：
// Error:(20, 25) java: 非法的修饰符组合: abstract和final
// Error:(21, 33) java: 非法的修饰符组合: abstract和static

4. 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

// 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;
    }
}
// 圆类：
public 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;
    }
}
// 三角形类：
public abstract class Triangle extends Shape {
    private double a;
    private double b;
    private double c;
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("三角形：a = "+a + " b = "+b+" c = "+c);
    }
    // 三角形：直角三角形、等腰三角形等，还可以继续细化
    //@Override
    //double calcArea(); // 编译失败：要么实现该抽象方法，要么将三角形设计为抽象类
}

5. 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

6. 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

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。

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
}

提示:

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

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。

// 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();
    }
}

接口特性

1. 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:(10, 19) java: day20210915.USB是抽象的; 无法实例化

2. 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 {
    // Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符private
    private void openDevice();
    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();
    // 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");
    }
}

4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

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
        // 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
    }
}

6. 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();
}

7. 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

8. 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

9. jdk8 中：接口中还可以包含 default 方法。

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。

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


interface IFlying {
    void fly();
}

interface IRunning {
    void run();
}

interface ISwimming {
    void swim();
}

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");
    }
}

注意：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 。

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.