Java之旅（十五）

Java 抽象类

Java抽象类（Abstract Class）是一种特殊的Java类，用于定义一个模板结构和方法集合，为子类提供一个共同的基础。抽象类不能直接实例化，只能用于被继承。抽象类可以包含抽象方法（abstract method）和非抽象方法（concrete method），抽象方法是一个没有实现的方法，它用于规范类的实现方式，其中抽象方法必须由子类实现。抽象类通常用于定义一组公共的方法和属性，为其他类提供基本的功能。

抽象类的作用包括：

1. 定义公共的抽象方法：抽象类中的抽象方法可以被子类继承提供一个共享代码的平台，将相似类中的重复代码提取到抽象类中，从而规定了子类必须实现的方法。
2. 提供基本的算法和数据结构：抽象类可以定义一些基本的算法和数据结构，子类可以继承这些方法和数据结构，从而简化代码的编写只需关注子类自身特点。
3. 保护代码的一致性：抽象类定义了类的基本属性和方法，从而使得子类的实现不会出现太大的差异，保证了代码的一致性。

抽象类的优点：

1. 提高代码的可扩展性：抽象类为其他类提供了基本的实现，使得其他类可以通过继承抽象类来实现自己的功能，并确保它们具有共同的结构与功能。
2. 保证代码的可维护性：抽象类为代码提供了一致的风格和语法，有助于减少代码的重复，使得代码更容易理解和维护。

抽象类的缺点：

1. 抽象类不能直接实例化，需要创建具体子类对象才能使用。
2. 增加了系统的类层次复杂性，对程序的整体结构产生影响。
3. 抽象类中只能有一个抽象方法，如果要定义多个抽象方法，则必须使用非抽象方法。
4. 抽象类中不能包含非抽象方法和属性。
5. 如果在子类中没有实现抽象方法，则会出现编译错误。

抽象类的应用场景：

1. 实现算法和数据结构：抽象类可以用于定义一些基本的算法和数据结构，使得子类可以继承这些方法和数据结构，从而简化代码的编写。
2. 定义一些公共的方法和属性：抽象类可以用于定义一些公共的方法和属性，从而使得其他类可以继承这些方法和属性，简化代码的编写，用抽象类定义它们之间共有的功能。
3. 提供基本的业务逻辑：抽象类可以用于提供基本的业务逻辑，使得子类可以继承这些方法和属性，从而简化代码的编写。
4. 抽象类还可以与工厂模式、策略模式、模板方法等设计模式结合，实现代码的封装、复用与扩展。

操作抽象类的方法：

1. 声明抽象方法：使用abstract关键字修饰，抽象类中可以包含抽象方法和非抽象方法（用abstract修饰的方法就是抽象方法），从而使得子类必须实现该方法。
2. 创建子类：抽象类不能直接实例化，必须创建具体的子类对象才能使用。在抽象类中创建子类，从而使得抽象类变成一个具体的类。
3. 实现抽象方法：子类必须实现抽象类中的所有抽象方法。在子类中实现抽象方法，从而使得子类可以继承抽象方法中的代码。

案例说明：

// 抽象类Animal
abstract class Animal {
    abstract void makeSound(); // 抽象方法

    void sleep() { // 非抽象方法
        System.out.println("Animal is sleeping.");
    }
}

// Dog子类继承自Animal抽象类
class Dog extends Animal {
    void makeSound() { // 实现抽象方法
        System.out.println("Dog barks.");
    }
}

// Cat子类继承自Animal抽象类
class Cat extends Animal {
    void makeSound() { // 实现抽象方法
        System.out.println("Cat meows.");
    }
}

public class ExampleMain {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.makeSound();
        dog.sleep();

        Cat cat = new Cat();
        cat.makeSound();
        cat.sleep();
    }
}

从上例中可以看到，Animal抽象类定义了一个抽象方法makeSound()和一个非抽象方法sleep()。Dog和Cat子类继承自Animal抽象类，并实现了抽象方法makeSound()。通过创建Dog和Cat对象来调用这些方法。