java【抽象类与接口】

前言：如果强制要求子类必须覆写一些方法，则就会用到抽象类和抽象方法

1 抽象类

1.1 定义与使用

• 在面向对象的世界中，一切皆对象，但是某些类是比较抽象的概念，无法对应具体的实体，则这些类就可以作为抽象类。
  即：若某些类的信息无法具体描述一个对象，只是作为具体对象的父类，这种类就能定义为抽象类。
  eg：比如sharp、animal、person
• 使用关键字abstract定义抽象类。抽象类是普通类的超集，只是比普通类多了一些抽象方法（[0…N]）而已。普通类有的，抽象类都有。
• 使用关键字 abstract 定义抽象方法。抽象方法没有方法体{}，只有方法声明。
  eg：在 Java中，没有方法体的方法一定是抽象方法 (X）
  还需要看关键字abstract，在Java中，native方法也没有方法体，该方法不是抽象方法。本地方法是由C++实现的方法，Java只负责调用，方法体实现是C++代码。
  

1.2 抽象类和抽象方法使用原则

1. 抽象类不能直接实例化对象，即便抽象类中没有任何抽象方法，也无法直接实例化对象。只能通过向上转型进行引用赋值。

 Sharp sharp=new sharp();//错误
 Sharp sharp=new Cycle();//正确，可以直接new一个子类对象

2. 抽象类的子类若是普通类，则必须覆写抽象类中的所有抽象方法。若子类是抽象类，则一个抽象方法都可以不写。

• 强制要求子类必须进行方法覆写，保证多态的正常运行
• 抽象方法在没有加访问限定符时，为默认的default权限。

3. abstract和其他关键字的使用

• private 和 abstract 能否同时修饰一个方法？
  不能。private 修饰的方法却无法进行方法覆写；abstract 修饰的方法必须进行方法覆写。冲突！
• final 和abstract 能否同时出现？
  不能。final 修饰的类没有子类，不能覆写方法。
• static 和abstract 能否同时出现？
  不能。static 修饰的方法不能被重写。

4. 抽象类是普通类的超集
   抽象类中仍然能够定义构造方法和普通方法，且仍然能够满足对象的实例化流程，先调用抽象类的构造方法而后调用子类的构造方法。

5. 抽象类存在意义
   抽象类就是在普通类的基础上进一步提取，只是比普通类多了一些抽象方法而已，抽象方法的存在要求子类必须进行方法重写，从而保证多态的正确执行！

2 接口

2.1 定义

1. Java中可以看做是多个类的共同规范，接口也是引用数据类型
2. 语法：

• 使用关键字interface定义接口。接口中99%都是抽象方法。
  一般使用I开头表示接口的命名。
• 子类使用 implement 实现接口，子类若是普通类，则必须覆写接口中所有的抽象方法。
  一般来说，子类使用Impl结尾，表示是接口的实现子类。

3. 接口子类和抽象类子类的区别

• 接口的子类之间没有太多的联系，接口只是多个不同类之间相同的规范，表示一种水平方向上的混合规范。
• 抽象类属于继承体系结构之中，抽象类的子类之间具有许多的共性，抽取出子类的共有特征。

4. 接口典型应用场景

• 表示一种规范/标准：USB接口、5G标准…都是一种规范
• 表示一种能力/行为：飞翔、游泳、跑…不同动物具备的能力不同，因此通过接口来描述

2.2 使用规则

1. 接口是更加纯粹的抽象类，只有全局常量和抽象方法，没有构造方法，没有普通方法，因此，接口无法实例化对象，只能通过子类向上转型被接口引用接收。

2. 接口的子类允许多实现，一个类可以使用implement实现多个父接口！（避免了抽象类的单继承局限性）
   
   接口的子类不是is a关系，一个子类可以同时满足多个标准或具备多种能力。
   eg：手机类既满足5G标准，又满足USB标准，因此，手机这个类既实现5G接口，又要实现USB接口，可以实现多个接口。

3. 因为接口中只有全局变量和抽象方法，因此在接口中，以下关键字全部可以省略不写。阿里编码规约明确表示，接口中只保留核心关键字，可以省略的坚决不写！只有接口有此规则！！！
   public abstract 修饰常量：static final

4. 子类若同时继承一个抽象类，实现多个接口。请先使用extends继承一个类，而后使用implements实现多个接口。

• eg：接口表示能力示例
  IRun、ISwim、IFly接口
  
  测试：
  
• 应用场景二：统一规范USB接口
  使用鼠标、键盘来实现USB接口。
  电脑类和USB接口的关系是啥？电脑是否需要实现USB标准
  电脑是USB的使用者不是实现者。使用者表示需要自己插入到别的设备上，使用者自身具备USB连接口，只需要别的设备连接即可！
  （鼠标实现了USB接口，只要某个设备含有USB接口，鼠标进行插入）

5. 接口的多继承。接口和接口之间可以使用extends继承多个父接口，但是接口不能使用extends继承类！接口存在多继承
   
6. JDK8之后，接口中也允许存在普通方法，接口中的普通方法使用default定义。
   

3. JDK中内置接口

3.1 Comparable接口

JDK内置的对象比较接口 java.lang.Comparable接口，自定义的类型要想让其具备可比较的能力，（1）实现java.lang.Comparable接口，（2）覆写compareTo方法。

public int compareTo(Object o)
{
	return 0;
}

返回值类型int表示，当前对象和传入对象o作比较，根据返回值判断当前对象和传入对象o之间的大小关系。
(1) >0 的数，当前对象 > 传入对象
(2) <0 的数，当前对象 < 传入对象
(3) =0 的数，当前对象==传入对象

• 为什么传入参数是object类型？
  因为不清楚传入的参数具体是什么类型的对象，不知道需要进行比较的是什么类型的子类，因此使用参数的最高统一化类型，只要是类进行比较，都可以使用Object进行接收。
• 对一个学生数组进行排序

public class Student implements Comparable{
	private String name;
	private int score;
	//覆写Object类的compareTo方法
	public int compareTo(Object o)
	{
		//1.先判断边界条件：传入的o是否为空；传入的o是否为Student类型对象
		if(o==NULL||o instanceof Student)
		{
		//2.此时没有可比性，抛出异常
		throw new IllegalArgumentException("参数非法！");
		}
		//3. 说明o合法且为Student类型的引用，向下转型将其还原为Student类型
		Student stu=(Student)o;
		return this.score-stu.score;
	}
}

测试

public static void main(String[] args)
{
	Student stu1=new Student("张三"，95);
	Student stu1=new Student("张三"，95);
	//此时的this指针指向stu1去和stu2比较
	System.out.println(stu1.compareTo(stu2));
}

当Student类实现了Comparable接口，JDK的Array.sort就是按照compareTo方法的返回值进行大小排序。

• 使用冒泡排序对其进行排序

//参数对象是Comparable接口数组，只要传入的对象实现了Comparable接口，自然就是Comparable子类
public static void sort(Comparable[] array)
{
	//外层循环表示所走趟数
	for(int i=0;i<array.length-1;i++)
	{
		boolean isSwaped=false;
		//内层循环进行一次，有序数组元素+1，将当前无序数组的最大值放在了数组末尾
		for(int j=0;j<array.length-1-i;j++)
		{
			if(array[j].compareTo(array[j+1])>0)
			{
				Comparable temp=array[j];
				array[j]=array[j+1];
				array[j+1]=temp;
				isSwaped=true;
			}
		}
		//发现任意一次内层循环中，没有任何与元素交换，则整个数组已经有序
		if(!isSwaped)
		{
			break;
		}
	}
}

• 总结
  基本数据类型可以根据具体数值进行大小比较；
  对于对象而言，内部所包含的属性不止一个，因此通过实现Comparable接口的compareTo方法的返回值进行比较。将复杂问题转化为int的大小关系比较。

3.2 Cloneable接口

• 1. 概念
  要想让一个类具有可复制的能力（1）实现Cloneable接口（2）然后覆写Object类中的clone方法
  在克隆的过程中是有新对象的产生，新对象的属性值和被克隆的对象完全一致。
• 2. 标记接口
  Cloneable接口属于JDK的标记接口，类似的还有序列化接口Serializable，没有具体的方法。标记接口只要实现其子类，JVM运行起来就会识别这种标记，赋予其相应的能力；JVM识别所有实现了Cloneable的类，赋予其可复制的能力，打上可克隆的标记。
  
• 只有实现了Cloneable接口（打上标记）的类才能覆写clone方法，否则就会被JVM抛出异常
  
  3. 深浅拷贝
  （1）浅拷贝
  被克隆的对象内部若包含其他类型的引用，则克隆后的对象，仍然保留原引用，不会产生新的对象。
  浅拷贝只会将原对象内部的所有属性值复制一份，引用则只会复制引用的值，即地址，仍旧指向的是同一个对象。
  
  （2）深拷贝
• （a）递归进行clone的调用
  克隆对象内部包含其他类型的引用，其他类型的引用在克隆时也会调用克隆方法产生新对象。

• （b）进行序列化操作
  广义上的序列化就是将任意的对象转为字节流
  序列化：将任意对象转为字符串，json字符串，json的序列化
  反序列化：将特定的字符串转为某个具体类的对象，json的反序列化
  经过序列化得到的新对象一定是深拷贝对象。

抽象类与接口的对比