一文打尽Java抽象类和接口的相关问题

相关文章：

1. 《面向对象再探究》：介绍了面向对象的基本概念
2. 《详解Java的对象创建》：介绍了对象的创建、构造器的使用
3. 《一文打尽Java继承的相关问题》：介绍了继承的使用方式和注意事项

本文来介绍Java的抽象类和接口的使用。

1. 抽象类

在前面的文章中提到过：父类比子类更加抽象，子类比父类更加具体。

在《一文打尽Java继承的相关问题》这篇文章中举了动物和狗的例子：

public class Animal {
    private String name;
    private int age;

    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Animal() {
    }

    public void say() {
        System.out.println("我是" + name + "，今年" + age + "岁了");
    }

	//getters and setters ...
}

public class Dog extends Animal {

    private String address;

    public Dog(String name, int age, String address) {
        super(name, age);
        this.address = address;
    }

    public Dog() {
    }

    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "岁了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }

    public void watchDoor() {
        System.out.println("我在" + address +"看门...");
    }

	//getters and setters ...
}

上面Dog类很自然地继承了Animal类，没毛病！但是仔细琢磨一下Animal类的say()方法。

动物是一个很宽泛的概念，如果写代码表示，我们平常见到的大部分生物都可以继承该类。如下图：

有这么多类继承Animal类，那Animal类的say()方法这样写合适吗？因为每种动物说话的方式都不同，而动物又是这么宽泛的一个概念，我们通常会new Dog()或new People()，但很少会去new Animal()。

所以Animal类的say()方法体对其来说就是鸡肋一般的存在，因为即使有方法体，也会被其子类重写。既然这样那就干脆不要方法体了。

换句话说，我们将Animal类再进行更高层次地抽象，它具有各种动物都有的属性，比如name、age，也有各种动物都有的行为，比如say。但是，Animal类并不具体实现该方法，具体的实现交给子类来做。

这样一来，谁继承了Animal类，谁就有了它的属性和行为，子类不用管父类的行为是否合适，因为父类的行为“有名无实”，所以子类只需继承这些“名”，具体的“实”则由子类来完成。

这样的Animal类就是抽象类。

下面将上例中的Animal类修改为抽象类，Dog类无需改动：

public abstract class Animal {
    private String name;
    private int age;

    public Animal(String name, int age) {//有参构造器
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Animal() {//无参构造器
    }

    public abstract void say();//抽象方法

    
    public String getName() {//被具体实现的方法
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
	//getters and setters..
}

下面是抽象类的特点：

（一）抽象类被abstract关键字修饰。

public abstract class Animal {
    //......
}

（二）类中没有方法体的方法叫抽象方法，也需要使用abstract关键字修饰。

public abstract void say();//抽象方法

（三）有抽象方法的类一定是抽象类。

（四）没有抽象方法的类也可以是抽象类。

（五）抽象类中可以有成员变量、构造器、被具体实现的方法。构造器不能是抽象的。

（六）抽象类不能被实例化，但是可以声明一个抽象类变量

Animal animal = new Animal();//报错: 'Animal' is abstract; cannot be instantiated
Anima animal;//抽象类变量，可行

我们以前遇到的类，比如Dog类，是用来描述对象的，但抽象类的方法没有具体实现，所以它没有足够的信息来描述对象，所以抽象类只能被继承用来描述其子类而不能实例化。

（七）子类扩展抽象父类有两种选择：

1. 当子类不是抽象类时，子类必须实现抽象父类的抽象方法：

public class Dog extends Animal {
	//属性、构造器、其他方法
    
    //实现抽象父类的抽象方法
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "岁了，家住" + address + "，汪汪汪...");
	}
    
}

2. 当子类是抽象类时，子类可以实现抽象父类的抽象方法，也可以选择不实现。

public abstract class Dog extends Animal {
    //属性、构造器、其他方法
    
    //可以选择不实现父类的抽象方法
}

2. 接口

2.1. 什么是接口？

生活中有一种接口是大家每天都在用的，那就是插座。

不管是什么样的电器，冰箱、电视、电脑、电风扇，只要买回来，就能插上通电。之所以这么便利，就是因为电器生产商和插座生产商都遵守了一个生产规范：我把插座生产成这个模样，你把插头也生产成这个模样，我不管你电器内部是啥样，你也不用管我的插座内部是啥样，大家把产品生产好，各自卖给客户，合作愉快，一起赚钱。这些产品如果以后坏了，那就再买一个遵守规范的就能继续配套使用了。

想一想，如果没有这个规范，插座和插头生产的千奇百怪，买回来怎么用？只能把插座和冰箱拆开，用手接220V的电线了。

换句话说，接口就是生产规范 / 标准，或者双方遵守的协议，只要双方都遵守，那么就能愉快地交流、愉快地合作。

在Java开发中，一个软件系统肯定不是由一个人完成的，而是由一个团队完成的。那如何避免甲写的类乙不能用，乙写的类丙不能用呢，最后导致甲改了乙的代码，乙改了丙的代码？事先定好规范（接口），大家都遵守接口，只要我知道你的接口，那么我不需要知道你的具体代码，就能调用你的类。

2.2. 接口的使用

掌握关于接口几个特点就能愉快地写接口了：

（一）Java中使用inteface关键字来声明一个接口，接口必须是public的，只有公有了才能让大家遵守：

public interface Runnable {

}

（二）接口中通常写各种抽象方法，但只声明，不能写方法体。

public interface Runnable {
    /*public abstract*/ void run();
}

（三）不必将方法声明为public abstract ，在接口中的所有方法都默认的是public abstract修饰。

（四）接口中不能有成员变量、静态代码块。

（五）接口中可以含有常量，常量默认是public static final修饰。

public interface Runnable {
   /*public static final*/ int i = 1;
    void run();
}

（六）类通过implements关键字实现接口，必须同时实现接口中的所有方法。

public class Dog implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("跑得飞快");
    }
    
    //......
}

（七）如果实现接口的类是抽象类，可以不用实现接口中的方法。

（八）一个类可以同时继承类和实现接口。

public class Dog extends Animal implements Runnable {
    //......
}

（九）一个类可以实现多个接口。

public class Dog implements Runnable, Flyable {
    //......
}

（十）接口之间可以继承，并且允许多继承。

public interface A {
    //......
}

public interface B extends A, Runnable{
    //......
}

（十一）接口不能被实例化，但是可以声明一个接口变量。

Runnable runnable = new Runnable();//'Runnable' is abstract; cannot be instantiated
Runnable runnable;//接口变量，可行

3. 总结

抽象类用abstract关键字声明，抽象类中除了可以有抽象方法（用abstract关键字声明）外，还可以有普通类的成员变量、构造器、方法。不能被实例化，但可以声明抽象类的变量。子类继承抽象类要实现父类的抽象方法（如果子类是抽象的，则不用实现）。

接口用interface关键字声明，接口中只能有抽象方法、常量（忽略修饰符）。不能被实例化，但可以声明接口变量。接口之间可以继承，且允许多继承。类实现接口使用implements关键字，且必须实现接口中的抽象方法（如果类是抽象的，则不用实现）。

总结了抽象类和接口的特点，发现抽象类好像也能作为“接口”使用。那有了抽象类，为什么还要有接口？

类只能单继承，如果使用抽象类作为“接口”，这意味着一个类只能遵守一份“接口”，显然不符合实际。而接口则灵活多了。

4. 关于我

如有错误，还请指正。