猿创征文 | 【Java进阶】详解抽象类及常用接口
目录
一、抽象类
二、接口
三、Object类
3.1 toString()方法
3.2 hashcode()方法
3.3 equals()方法
四、常用接口
4.1 Comparable接口(比较)
4.2 Comparator接口(比较)
4.3 Cloneable接口(拷贝)
4.4 浅拷贝与深拷贝
一、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。
public class TestDemo {
public static void main(String[] args){
Circle c = new Circle();
c.setR(5);
c.getArea();
Squre s = new Squre();
s.setLength(10);
s.getArea();
}
}
//抽象类
abstract class Shape{
private int size;
//抽象方法
abstract public void getArea();
}
class Circle extends Shape{
private int r;
public int getR() {
return r;
}
public void setR(int r) {
this.r = r;
}
//重写抽象方法
@Override
public void getArea() {
double area = r*r*r*4.0/3;
System.out.println("此圆形的面积是: "+area);
}
}
class Squre extends Shape{
private int length;
//重写抽象方法
@Override
public void getArea() {
double area = length*length;
System.out.println("此正方形的面积是: "+area);
}
public int getLength() {
return length;
}
public void setLength(int length) {
this.length = length;
}
}-
抽象类的特性
-
抽象类中使用abstract修饰类和抽象方法，这个方法没有具体的实现，抽象类中可以包含普通类所能包含的成员，抽象类所存在的最大意义就是被继承。
-
抽象类方法不能是私有的，如果一个普通类继承了抽象类，那么必须重写抽象类中的抽象方法，不能被static和final修饰，因为抽象方法要被子类继承。
-
抽象类中不一定包含抽象方法，但是包含抽象方法的一定是抽象类，抽象类之间的相互继承不需要重写抽象方法。
-
二、接口
-
接口的定义
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。
-
接口的使用
//接口的定义
interface USB {
void openDevice();
void closeDevice();
}
//实现接口
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");
}
}
//实现接口
class KeyBoard implements USB{
//实现接口中的抽象类
@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");
}
}-
注意事项
-
❗ 接口不能够直接使用，必须有一个类来实现接口，并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
-
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。
-
❗ 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 ，JDK1.8 开始允许有可以实现的方法，但这个方法只能是default 修饰的，类在实现该接口时，不需要重写该默认方法。
具体作用： 当我们进行业务扩展时，需要在接口中新增方法。如果新增的这个方法写成普通方法的话，那么需要在该接口所有的实现类中都重写这个方法。如果新增的方法定义为default类型，就不需要在所有的实现类中全部重写该default方法，哪个实现类需要新增该方法，就在哪个类中进行实现
-
重写接口中方法时，不能使用default访问权限修饰
-
-
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
-
接口中不能有静态代码块和构造方法
-
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
-
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
-
-
实现多个接口
-
一个类实现多个接口
interface USB { void openDevice(); void closeDevice(); } interface ULine{ void lineInsert(); } class Mouse implements USB,ULine{ @Override public void openDevice() { System.out.println("打开鼠标"); } @Override public void closeDevice() { System.out.println("关闭鼠标"); } @Override public void lineInsert() { System.out.println("插入鼠标线"); } }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
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一个类继承一个父类，同时实现多个接口
public class TestDemo3 { public static void main(String[] args) { Duck duck = new Duck("yaya"); walk(duck); Brid brid = new Brid("gugu"); walk(brid); } public static void walk(IRunning running) { System.out.println("去散步"); running.run(); } } 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 Duck extends Animal implements IFlying,IRunning,ISwimming{ public Duck(String name) { super(name); } @Override public void fly() { System.out.println("飞飞飞"); } @Override public void run() { System.out.println("鸭子嘎嘎跑"); } @Override public void swim() { System.out.println("游游游"); } } class Brid extends Animal implements IRunning,ISwimming,IFlying{ public Brid(String name) { super(name); } @Override public void fly() { System.out.println("鸟儿飞"); } @Override public void run() { System.out.println("鸟儿跑"); } @Override public void swim() { System.out.println("鸟儿游"); } }-
接口中的多态
public class TestDemo3 { public static void main(String[] args) { Duck duck = new Duck("yaya"); walk(duck); Brid brid = new Brid("gugu"); walk(brid); } public static void walk(IRunning running) { System.out.println("去散步"); running.run(); } }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.
-
-
接口之间的继承
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 IRing {
void run();
}
interface ISing {
void swim();
}
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {}
class Frog implements IAmphibious {
@Override
public void run() {
System.out.println("跑啊跑");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println("游啊游");
}
}接口间的继承相当于把多个接口合并在一起.
✅抽象类和接口的区别？？
| 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，但是可以使用extends关键字继承多个接口 |
| 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 |
三、Object类
Object是Java默认提供的一个类。Java里面除了Object类，所有的类都是存在继承关系的。默认会继承Object父类。即所有类的对象都可以使用Object的引用进行接收。
public class TestDemo5 {
public static void main(String[] args) {
function(new Person());
function(new Student());
}
public static void function(Object obj){
System.out.println(obj);
}
}
class Person{
private int age;
private String name;
}
class Student{
private int grade;
private String sno;
}Object类中提供的一些默认方法
3.1 toString()方法
//Object类中的toString()方法实现：
public String toString() {
return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}toString()方法一般需要通过重写之后进行使用。
3.2 hashcode()方法
-
返回对象的hash代码值
源码：
public native int hashCode();
重写hashCode() 方法
class Per{
public String name;
public int age;
public Per(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
public class TestDemo6 {
public static void main(String[] args) {
Per per1 = new Per("gaobo",20);
Per per2 = new Per("gaobo", 20);
System.out.println(per1.hashCode());
/*
注意事项：哈希值一样。
结论：
1、hashcode方法用来确定对象在内存中存储的位置是否相同
2、事实上hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。
在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。
*/
System.out.println(per2.hashCode());
}
}
3.3 equals()方法
-
比较的是地址
// Object类中的equals方法
public boolean equals(Object obj){
return (this == obj);
// 使用引用中的地址直接来进行比较
}
✅如果要比较对象中内容，必须重写Object中的equals方法，因为equals方法默认也是按照地址比较的
重写equals()方法
@Override
public boolean equals(Object obj) {
//判断是否为空
if (obj == null) {
return false ;
} if(this == obj) {
return true ;
}
// 不是Person类对象
if (!(obj instanceof Per)) {
return false ;
}
Per per = (Per) obj ; // 向下转型，比较属性值
return this.name.equals(per.name) && this.age==per.age ;
}
/* @Override
public boolean equals(Object obj) {
Per per = (Per)obj;
//String类调用的是自身的equals，
// s1跟s2两者比较的规则则是按照String类重写后的equals方法来比较，
//很显然，String类的比较规则是按照值来比较的，因此结果会输出true。
if(this.name.equals(per.name)&&this.age == per.age){
return true;
}
return false;
}
}
*/
编译器自动生成重写的hashcode()和equals()方法
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Per per = (Per) o;
return age == per.age &&
Objects.equals(name, per.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}在object类中，hashcode()方法是本地方法，返回的是对象的地址值，而object类中的equals()方法比较的也是两个对象的地址值，如果equals()相等，说明两个对象地址值也相等，当然hashcode()也就相等了.**但是hashcode() 相同时，equals()不一定相同**
✅✅重写equals方法时，也必须重写hashcode()方法吗？
答：必须，hashCode 和 equals 两个方法是用来协同判断两个对象是否相等的，采用这种方式的原因是可以提高程序插入和查询的速度,当重写
equals方法后有必要将hashCode方法也重写，这样做才能保证不违背hashCode方法中“相同对象必须有相同哈希值”的约定。
✅✅ == 和 equals 的区别是什么？
答：
对于基本类型和引用类型 == 的作用效果是不同的，如下所示：
基本类型：比较的是值是否相同；
引用类型：比较的是引用是否相同
String x = "string";
String y = "string";
String z = new String("string");
System.out.println(x==y); // true
System.out.println(x==z); // false
System.out.println(x.equals(y)); // true
System.out.println(x.equals(z)); // true对于equals() 方法，根据源码可以得知 : equals() 的本质上就是true
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}所以equals（）方法 默认情况下是引用比较，只是很多类重写了 equals 方法，比如 String、Integer 等把它变成了值比较，所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。
四、常用接口
4.1 Comparable接口(比较)
❓ 在学习数组时，Arrays类中的sort方法可以对对象数组进行排序 , 那下面的对象数组能不能用Arrays.sort排序呢？
class Student {
String name;
int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class test4 {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = new Student[] {
new Student("zhangsan", 13),
new Student("lisi", 23),
new Student("able", 17),
};
Arrays.sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
}
}
此时编译器并不知道到底是按姓名还是年龄进行排序，当sort方法对对象所属的类进行排序时，对象所属的类必须实现Comparable接口,通过参考文档可知，Comparable接口中仅有一个抽象方法。
那么我们就可以实现Comparable接口，并实现和重写compareTo方法
class Student implements Comparable{
public int age;
public String name;
public Student(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
//重写compareTo方法
@Override
public int compareTo(Student o) {
if (this.age - o.age > 0)
return 1;
else
if (this.age - o.age < 0)
return -1;
else
return 0;
}
public static void main1(String[] args) {
Student student = new Student(16, "liba");
Student student1 = new Student(13, "zhangsan");
System.out.println(student.toString());
System.out.println(student1.toString());
if (student.compareTo(student1) > 0) {
System.out.println("student > student1");
} else {
System.out.println("student < student1");
}
}
} 此时可以得到按年龄进行排序的结果：
我们知道在Arrays.sort(students); 中是传了一个学生对象数组，在调用Arrays对对象数组排序的时候，其实就调用了我们的Comparable接口中的compareTo方法对数组的每个元素进行了排序和比较，在Java中对于引用数据类型的比较或者排序，一般都要用到使用Comparable接口中的compareTo() 方法
按姓名排序时，重写的compareTo方法
@Override
public int compareTo(Student o) { // this.代表对当前对象的引用，o.代表对参数对的引用
if (this.name.compareTo(o.name) > 0)//String类中重写了compareTo方法，可直接使用
return 1;
else if (this.name.compareTo(o.name) < 0)
return -1;
else
return 0;
}
//如果当前对象应排在参数对象之前, 返回小于 0 的数字;
//如果当前对象应排在参数对象之后, 返回大于 0 的数字;
//如果当前对象和参数对象不分先后, 返回 0;缺点：一旦重写了comparable()方法，那么就只能对一种参数类型进行比较，把方法写死了，此时就需要使用Comparator接口 ❗
4.2 Comparator接口(比较)
这里是Arrays.sort中只有一个参数的方法
当实现Comparator接口时，可以使用两个参数重载的方法实现排序，包含一个比较器类型的参数
首先通过参考文档了解Comparator接口，我们需要重写的是compare()方法
所以就像Comparable 接口一样，我们只要实现了Comparator接口，并重写Comparator里的compare方法就可以实现对学生对象数组的排序
比如我们上面的年龄比较就可以写成这样
class Student {
String name;
int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "[" + this.name + ":" + this.age + "]";
}
}
// 实现Comparator接口中的compare方法
class AgeComparator implements Comparator { // 年龄比较器
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.age - o2.age;
// 反正返回的也是数字，当o1.age>o2.age时返回大于零的数，即o1对象排在o2对象的后面，升序排列，我们之前用Comparable接口时也可以这样简写
}
}
public class test4 {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = new Student[]{
new Student("zhangsan", 13),
new Student("lisi", 23),
new Student("able", 17),
};
AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
Arrays.sort(students, ageComparator);
// 用类Arrays.sort对students数组进行排序，这里传了两个参数（学生对象和所对应的年龄比较器）
System.out.println(Arrays.toString(students));
}
} 同样，当我们按照姓名进行排序时，也可以使用此接口
class Student {
String name;
int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "[" + this.name + ":" + this.age + "]";
}
}
class NameComparator implements Comparator { // 姓名比较器
// 实现Comparator接口中的compare方法
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.name.compareTo(o2.name);
// 因为name是String类型，也是一个引用类型，也要用到compareTo方法，此时的compareTo方法是String类里重写的方法
}
}
public class test4 {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = new Student[]{
new Student("zhangsan", 13),
new Student("lisi", 23),
new Student("able", 17),
};
NameComparator nameComparator = new NameComparator();
Arrays.sort(students, nameComparator);
System.out.println(Arrays.toString(students));
}
} Comparable接口和Comparator接口都是Java中用来比较和排序引用类型数据的接口，要实现比较，就需要实现他们所各种对应的compareTo方法或者compare方法。
✅Comparator使用起来更加灵活，所以我更倾向于使用比较器：Comparator
4.3 Cloneable接口(拷贝)
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对象在内存当中的存储
class Student {
public int age = 15;
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"id=" + id +
'}';
}
}
public class test3 {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student();
System.out.println(student1);
}
}此时如果在堆内存中对student1对象拷贝一份，如果使用
Student student2 = student1;这只是我们在栈上重新定义了一个引用变量student2，并指向了堆上的student1对象，并没有对我们的student1实现拷贝，改变student2.age会影响student.age 的值。
所以我们需要重写Object类中的clone方法进行克隆，在使用clone方法之前，需要实现Cloneable接口
由源码和参考文档可知，Cloneable是一个空接口即标记接口，如果有其他类继承该接口，说明该类的对象是可以被克隆的。
-
要克隆的这个对象的类必须实现 Cloneable 接口
-
类中重写 Object 的 clone() 方法
-
处理重写clone方法时的异常情况
-
clone方法需要进行强转（比较特殊，先记住就好）
class Student implements Cloneable{
public int age = 10;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"age=" + age +
'}';
}
}
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
Student student = new Student();
Student student2 = (Student)student.clone(); //返回值为Object需要进行强制类型转换
System.out.println(student.age);
System.out.println(student2.age);
student2.age = 18;
System.out.println(student.age);
System.out.println(student2.age);
}
}此时在内存当中就是这样，student1和student2 中的两个age是相互独立的，student2的age发生改变不会影响student1 的内容。此时我们就成功实现了对象的拷贝
4.4 浅拷贝与深拷贝
-
浅拷贝
✅根据上边Cloneable接口使用介绍我们已经详细了解了，此时我们提出了一个问题，如果在Student类当中再定义一个引用类型，那么又该如何拷贝呢？
class Teacher{
int number = 20;
}
class Student implements Cloneable{
public int age = 10;
Teacher teacher = new Teacher();
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"age=" + age +
'}';
}
}
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
Student student = new Student();
Student student2 = (Student)student.clone(); //返回值为Object需要进行强制类型转换
System.out.println(student.teacher.number);
System.out.println(student2.teacher.number);
student.teacher.number = 100;
System.out.println(student.teacher.number);
System.out.println(student2.teacher.number);
}
}此时，student 中teacher的改变也引起了 student2中地址的改变，此种拷贝就好像只拷贝了student.teacher.number 的地址，并未重新复制一块内存出来，此种拷贝就叫做浅拷贝
浅拷贝是按位拷贝对象，它会创建一个新对象，这个对象有着原始对象属性值的一份精确拷贝。如果属性是基本类型，拷贝的就是基本类型的值；如果属性是内存地址（引用类型），拷贝的就是内存地址 ，因此如果其中一个对象改变了这个地址，就会影响到另一个对象。
-
深拷贝
刚刚我们通过实现Cloneable接口、重写clone方法对Student类实现了拷贝，那么同理我们也可以用这样的办法对Teacher类对象进行拷贝.
class Teacher implements Cloneable{
int number = 20;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
class Student implements Cloneable{
public int age = 10;
public Teacher teacher = new Teacher();
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// 此时我们在进行 “(Student) student.clone();” 操作，
// 我们在堆上对student克隆拷贝出来一个新对象，并让引用变量tmp指向新对象
Student tmp = (Student) super.clone();
// 用this.teacher.clone()对引用变量teacher所指向的Teacher类对象进行克隆
tmp.teacher = (Teacher) this.teacher.clone();
return tmp;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"age=" + age +
'}';
}
}
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
Student student = new Student();
// 此时的student.clone返回Student类对象的引用tmp,student2 就指向了原来tmp所指向的对象
Student student2 = (Student)student.clone();
System.out.println(student.teacher.number);
System.out.println(student2.teacher.number);
student.teacher.number = 100;
System.out.println(student.teacher.number);
System.out.println(student2.teacher.number);
}
}
此时的内存结构图为：
上面的拷贝就把引用变量teacher所指向的Teacher类的对象也在堆中拷贝了一份，这就是深拷贝, 深拷贝会另外创造一个一模一样的对象，新对象跟原对象不共享内存，修改新对象不会改到原对象。
深拷贝：创建一个新对象，然后将当前对象的各种成员属性复制到该新对象，无论该成员属性是值类型的还是引用类型，都复制独立的一份，引用类型也会复制该引用类型所指向的对象。
