Java 抽象类和接口-编程知识

登神长阶第三阶抽象类和接口

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🐕‍🦺 一.抽象类

🐱1.定义及其作用

🦌2.语法

🦙3.特性

🦏4.意义

🦛二.接口

🐀1.定义及其作用

🦦2.语法

🦘3.具体使用

🐰4.特性

🫏5.多个接口的实现

🐻‍❄️6.接口间的继承

🦊三.抽象类与接口的对比

🗒四.总结与反思

🐕‍🦺 一.抽象类

🐱1.定义及其作用

定义

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

抽象类的定义在Java中，通过使用关键字abstract可以定义一个抽象类。抽象类可以包含抽象方法，也可以包含非抽象方法

public abstract class AbstractClass {// 抽象方法public abstract void abstractMethod();// 非抽象方法public void nonAbstractMethod() {// 方法实现}
}

💡说明：

1.矩形，三角形，圆形都是图形，因此和Shape类的惯性应该是继承关系

2.虽然图形Shape中也存在draw的方法，但是由于Shape类并不是具体的图形，因此其内部的draw方法实际上是没有办法实现的

3.由于Shape类没有办法描述一个具体的图形，导致其draw()方法无法具体实现，因此可以将Shape类设计为“抽象类”

提供模板: 抽象类可以定义一些通用的逻辑和数据结构，并且通过抽象方法要求子类实现特定的行为，从而提供了一种模板设计方案。
封装子类共性: 抽象类可以用于封装子类之间的共同属性和行为，从而提高代码的复用性和可维护性。
约束子类行为: 通过定义抽象方法，抽象类可以约束其子类必须实现特定的行为，从而确保了子类的一致性。

🦌2.语法

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

🦙3.特性

1.抽象类不能被实例化，即不能直接创建抽象类的对象。

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

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

5.抽象类可以包含成员变量和非抽象方法的实现。也就是说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

6.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

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
}
// 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;@Overridepublic 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
}

🦏4.意义

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 final 也是类似，创建的变量用户不去修改, 作为常量，但是加上 final 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

🐀1.定义及其作用

定义

在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB口，电源插座等

电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘...所有符合USB协议的设备

电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲...所有符合规范的设备

通过上述例子可以看出： 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。

Java中的接口是一种抽象类型，它定义了一组方法的签名但没有提供方法的实现接口使用关键字interface来声明，然后其他类可以通过关键字implements来实现接口中定义的方法。

作用

实现多重继承：Java中的类只支持单一继承，但是一个类可以实现多个接口。这使得接口成为实现多重继承的一种途径。
规范实现类的行为：接口定义了一组方法的契约，实现接口的类必须提供这些方法的具体实现。这种方式可以规范实现类的行为，确保其拥有特定的方法和行为。
松耦合：接口可以帮助实现类与调用方之间实现松耦合。调用方不需要知道实现类的具体细节，只需要知道接口的方法签名即可调用相应的方法。
定义常量：接口可以包含常量的定义，这些常量在接口中默认为public static final，因此可以被实现接口的类直接访问。

🦦2.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();
// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，跟推荐方式4（method4（）），代码更简洁
}

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.

🦘3.具体使用

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{
// ...
}

💡 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。

请看以下代码：

package demo1;
//USB接口
public interface IUSB {void openDevice();void closeDevice();
}// 鼠标类，实现USB接口
public class Mouse implements USB {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开鼠标");}@Overridepublic 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 {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开键盘");}@Overridepublic 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();}
}

🐰4.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privateprivate 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 {@Overridevoid 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public static final 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。

🫏5.多个接口的实现

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。下面通过类来表示一组动物：

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

另外我们再提供一组接口, 分别表示动物的各种行为：

interface IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swim();
}

再创建几个具体的动物，进行对比

//猫可以进行奔跑
class Cat extends Animal implements IRunning {public Cat(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");}
}//鱼可以在水中游泳
class Fish extends Animal implements ISwimming {public Fish(String name) {super(name);}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");}
}//青蛙作为两栖动物，同时兼有以上两种物种的行径
class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
//注意此处实现多个接口的语法public Frog(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在往前跳");}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");}
}

提示 , IDEA 中使用 ctrl + i 快速实现接口

💡 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。

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

继承表达的含义是 is - a 语义 , 而接口表达的含义是具有 xxx 特性 .

猫是一种动物, 具有会跑的特性.

鱼是一种动物，具有会游泳的特性

青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳

💡 这样设计的好处在于时刻牢记多态的好处, 让程序猿 忘记类型 . 有了接口之后 , 类的使用者就不必关注具体类型 , 而只关注某个类是否具备某种能力.

🐻‍❄️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。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 {
...
}

💡 接口间的继承相当于把多个接口合并在一起.

🦊三.抽象类与接口的对比

抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式 . 都需要重点掌握 . 同时又要认清两者的区别 ( 重要 !!! 常见面试题 ).

核心区别 : 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 .

No.	区别	抽象类（abstract）	接口（interface）
1	结构组成	普通类+抽象方法	抽象方法+全局变量
2	权限	各种权限	public
3	子类使用	使用extends关键字继承抽象类	使用implements关键字实现接口
4	关系	一个抽象类可以实现若干接口	接口不能继承抽象类，但是接口可以使用extends关键字继承多个父接口
5	子类限制	一个子类只能继承一个抽象类	一个子类可以实现多个接口

🗒四.总结与反思

💡不要灰心，不要绝望，对一切都要乐观，需要有决心——这是最要紧的，有了决心一切困难的事都会变得容易。 ——果戈理

学习了Java中抽象类和接口后，我深刻意识到它们的重要性和灵活性。抽象类能够提供一部分实现，同时又能够定义抽象方法，使得子类必须实现这些方法，从而实现了代码的复用和统一规范。而接口则更加灵活，能够定义一系列方法但不包含任何实现，实现了类之间的松耦合。通过学习抽象类和接口，我不仅对面向对象编程有了更深入的理解，也掌握了更多灵活的代码组织方式，为今后的开发打下了坚实基础。

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以上，就是本期的全部内容啦，若有错误疏忽希望各位大佬及时指出💐

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