JavaSE - 抽象类和接口

目录

1. 抽象类 

2. 接口 

接口实现多态的例子：

2.1 实现多个接口

2.2 接口间的继承

2.3 接口使用实例

2.3.1 Comparable接口 和 Comparator接口（第二个也叫比较器）

1、实现Comparable接口，重写compareTo方法

2、实现Comparator接口，重写compare方法

2.3.2 Cloneable接口

2.4 Cloneable接口 与 浅拷贝和深拷贝

2.4.1 浅拷贝

图解：

代码：

结论：

2.4.2 深拷贝

图解：

代码：

结论：

3. 面试题：抽象类和接口的区别

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1. 抽象类 

1. 被abstract修饰的类是抽象类，抽象类不能实例化对象，即不能new对象【abstract class】

2. 被abstract修饰的方法是抽象方法，抽象方法没有具体的实现，抽象方法不能被private修饰，也不能被final和static修饰，要满足重写的规则。【因为抽象方法需要被子类重写，而private，final，static修饰的不能被子类重写】【public abstract】

3. 一个类中有抽象方法，那这个类一定得是抽象类，抽象类中才能有抽象方法。

4. 抽象类和普通类中成员的区别就是：抽象类中可以有抽象方法【不放抽象方法也不报错】而普通类中不能有，其余和普通类一模一样，也可以有属性和方法。

5. 抽象类中也可以有构造方法，为了方便子类能调用，来初始化抽象类中的成员。

6. 抽象类存在的最大意义 - 就是为了被继承

7. 抽象类的最完美表现：抽象类中包含抽象方法，抽象类被子类继承，子类中重写抽象方法，实例化子类然后向上转型，实现多态。

比如下面这个例子：【这个例子就是抽象类存在的意义和表现】

abstract class Shape{//【！！！】
    public abstract void draw();//【！！！】
}

class Rectangle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画矩形");
    }
}
class Circle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画圆");
    }
}
class Triangle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画三角形");
    }
}
public class Test {

    public static void drawFuc(Shape shape){

        shape.draw();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Rectangle();
        drawFuc(shape);
        drawFuc(new Circle());
        drawFuc(new Triangle());

    }
}

 

8. 如果一个普通类，继承了一个抽象类，如果抽象类中有抽象方法，此时必须重写这个抽象方法。

9. 如果一个抽象类B，继承了一个抽象类Shape，此时B当中不需要重写Shape中的抽象方法；但是如果B再被普通类C继承，那么C中就需要重写Shape中的抽象方法。

2. 接口 

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。

接口是对行为的一种规范或标准

可以将接口看做抽象类的进一步，但接口不是类

定义接口：interface+接口名(大驼峰) 

• 接口名一般以大写字母I开头
• 阿里编码规范中约定, 接口中的抽象方法和属性不要加任何修饰符号, 保持代码的简洁性

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1. 将class关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口。

2. 接口当中的成员方法不能有具体的实现，默认是抽象方法。如果此方法有具体实现，要么是default修饰的方法，要么是static修饰的方法。且接口中的所有方法默认都是public的，不写默认也有public，所以一般就直接不写，保持代码简洁性。

接口中的成员方法可以是：

• 1. 抽象方法：默认是public abstract 的方法。我们一般直接省略不写。（不写public abstract默认也会有。所以写成【protected abstract】这样是错的。下面写法都是对的：【public abstract】【abstract】【public】，缺的部分默认会给你添上。）
• 2. JDK1.8 开始，允许有具体实现的方法，但是这个方法只能是由default修饰的。我们一般写全【default public】（默认是public方法。所以写成这样也可以：【default】，缺的默认会给你添上。）
• 3.  静态方法：也允许有具体的实现。我们一般写全【public static】（默认是public方法。所以写成这样也可以：【static】，缺的默认会给你添上。） 

3. 成员变量默认是public static final 修饰的，我们一般直接省略不写（加或者不加默认都会有，写成这样就错了【protected static final】，要与默认的保持一致。）

4. 接口不能被实例化，即不能new对象

5. 接口中不能有静态代码块和构造方法

6. 类和接口之间采用implements 来实现多个接口，若接口中有抽象方法，必须重写所有的抽象方法

7. 如果一个抽象类B，implements实现一个接口，此时B当中不需要重写接口中的抽象方法；但是如果B再被普通类C继承，那么C中就需要重写接口中的抽象方法。

也就是说如果你这个类不想重写接口中的抽象方法，你就加个abstract，变成抽象类。但出来混迟早要还的，要是这个抽象类被普通类继承了，你还是得重写接口中的抽象方法。

8. 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；所以，可以把接口看做是特殊的类，一般来说一个接口就是一个Java文件。

9. 接口也可以发生多态

10. 接口的存在就是为了重写其中的抽象方法

11. 接口的修饰符可以是abstract，不写其实默认也有。（不能是private,protected,final  

抽象方法和default修饰的方法，不能被super调用。 

接口中的静态方法，只能用接口名去调用，不能用实现接口的子类名去调用。

像抽象类或普通类中的静态方法，是可以用继承该类的子类名去调用的。接口很特殊。

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接口实现多态的例子：

interface IShape{
    void draw();

}
class Rectangle implements IShape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("矩形");
    }
}
class Circle implements IShape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("圆");
    }
}
class Triangle implements  IShape{

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("三角形");
    }
}

public class Test {
    public static void drawFuc(IShape shape){
        shape.draw();
    }

    public static void main(String[] args) {
        drawFuc(new Rectangle());
        drawFuc(new Circle());
        drawFuc(new Triangle());

    }
}

 

/**
 * 请实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子
 *
 * 1. USB接口：包含打开设备、关闭设备功能
 * 2. 笔记本类：包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能
 * 3. 鼠标类：实现USB接口，并具备点击功能
 * 4. 键盘类：实现USB接口，并具备输入功能
 */
interface USB{
    void openDevice();
    void closeDevice();
}
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");
    }
}
class KeyBoard implements USB{
    @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");
    }
}
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) usb).click();//向下转型
        }else if(usb instanceof KeyBoard){
            ((KeyBoard) usb).inPut();//向下转型
        }
        usb.closeDevice();
    }

}
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 调用类中的非静态方法，需要先实例化那个类，【引用.方法】才行。
         */
        //打开电脑
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();
        //使用鼠标设备
        computer.useDevice(new Mouse());//向上转型
        //使用键盘设备
        computer.useDevice(new KeyBoard());//向上转型
        //关闭电脑
        computer.powerOff();

    }
}

 

2.1 实现多个接口

一个类可以实现多个接口，使用implements，用逗号(,)隔开，可以解决多继承的问题。

Java当中只能继承一个类，不支持多继承，但可以实现多个接口。

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。

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。

实现多个接口的例子：

//接口
interface IRunning{
    void run();
}
interface ISwimming{
    void swim();
}
interface IFlying{
    void fly();
}
//类
class Animals{
    public String name;

    public Animals(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void eat(){
        System.out.println("正在吃饭");
    }
}
//重写抽象方法快捷键：alt+enter
class Dog extends Animals implements IRunning,ISwimming{
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name+"正在跑");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(name+"正在游泳");
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name+"正在吃狗粮");
    }
}
class Duck extends Animals implements IRunning,ISwimming,IFlying{

    public Duck(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name+"正在跑");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(name+"正在游泳");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(name+"正在飞");
    }
    public void eat(){
        System.out.println(name+"正在吃鸭粮");
    }
}
class Robert implements IRunning{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("机器人正在跑");
    }
}
public class Test {
    //跑
    public static void isRun(IRunning running){
        running.run();
    }
    //游泳
    public static void isSwim(ISwimming swimming){
        swimming.swim();
    }
    //吃
    public static void isEat(Animals animals){
        animals.eat();
    }
    public static void main(String[] args) {
        //跑：
        isRun(new Dog("小狗"));
        isRun(new Duck("小鸭子"));
        isRun(new Robert());
        System.out.println("-------------------");
        //游泳：
        isSwim(new Dog("小狗"));
        isSwim(new Duck("小鸭子"));
        System.out.println("-------------------");
        //吃
        isEat(new Dog("小狗"));
        isEat(new Duck("小鸭子"));

    }
}

2.2 接口间的继承

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起，一个接口可以继承多个接口。当类实现这个接口时，它继承的接口中的抽象类也需要重写。

接口间的继承用 extends关键字，类实现接口用 implements

2.3 接口使用实例

接口是对行为的一种规范或标准，

实现这个接口，就具备了这个接口的行为或能力。

2.3.1 Comparable接口 和 Comparator接口（第二个也叫比较器）

自定义类型的对象之间比较，需要实现接口，使此类具备比较的能力，这样对象之间才能进行比较

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1、实现Comparable接口，重写compareTo方法

如下图，想要比较两个学生的大小，需要Student类实现Comparable接口，使Student类具备比较的能力，下图是根据学生的年龄进行比较大小的。

谁调用compareTo这个方法，谁就是this，传入的参数就是o，所以这里，this就是student1，o就是student2

这样就实现了学生大小的比较。

那么如果我想通过学生的年龄比较大小，就得重新编写compareTo方法中的代码，可能会带来影响。Comparable接口对类的侵入性非常强，确定通过什么比较了，一般就不能更换了。

2、实现Comparator接口，重写compare方法

Comparator接口中，不止一个抽象方法，为什么只需要实现一个compare方法就好了 ？

因为Object类中已经实现了equals方法，而所有类都会继承Object类，所以此类不需要再实现equals方法了。

Comparator接口对类的侵入性比较弱。例如，想要比较两个学生的大小，可以根据学生的年龄比较大小，也可以根据学生的名字比较大小。分别定义两个类继承Comparator接口就行。如下：

这是学生类： 

 根据年龄比较大小：

 

 根据名字比较大小：

2.3.2 Cloneable接口

自定义类型的对象想要实现克隆，需要如下几步：

1. 此类实现Cloneable接口，使其具备可克隆的能力

2. 重写Object类中的clone方法

3. 声明异常，强转类型

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举个例子：

自定义类型Person的一个对象想要实现克隆，我们分别来看一下这几步：

第一步，实现Cloneable接口

我们进入到Cloneable接口中，发现里面什么都没有。 

这种接口叫做 空接口/标记接口，它的作用就是：实现了这个接口，当前类就拥有了可以被克隆的能力。

第二步，重写clone方法

因为所有的类都继承Object类，Object类中的clone方法是protected限定符修饰的。Object类在java.lang包里，和子类Person一定不在同一个包里。在不同包中时，只有在子类中可以访问。也就是说，只能在Person类中才能直接访问到Object类中的clone方法，在其它类中都不行。

如下图：

成功运行出来了。

但是，我们一般不直接在Person类里使用Person的实例化对象，会在另一个类（如Test类）中实例化Person对象，然后调用clone方法。这时，就是不同包的非子类了，于是Object类中的clone方法就无法被访问了。

那么，我们该怎么办呢？很简单，在子类Person中重写clone方法就可以啦。

子类重写clone方法，在方法中调用Object类的clone方法，那么我们通过调用子类的clone方法，就可以实现克隆啦，本质上调用的还是Object的clone方法。

第三步，声明异常，强转类型，如上。因为clone方法的返回值是Object类型的，所以需要强转成Person类型。

2.4 Cloneable接口 与 浅拷贝和深拷贝

2.4.1 浅拷贝

图解：

 代码：

结论：

浅拷贝只会拷贝Person类中的对象，不会拷贝这个对象中的Money的对象，Money的对象只有一份，一变全变。

2.4.2 深拷贝

图解：

代码：

结论：

深拷贝会拷贝Person类中的对象，也会拷贝这个对象中的Money的对象，所以不会一变全变。

3. 面试题：抽象类和接口的区别

1. 抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式，抽象类和接口都不能实例化对象。

2. 对于成员变量，抽象类中成员变量没有要求，接口中的成员变量默认是public static final修饰的。

3. 对于成员方法，

相同点是：抽象类和接口中都可以有抽象方法，抽象方法没有具体的实现。而且当抽象类被子类继承，或者子类实现了此接口，抽象类和接口中的所有抽象方法都必须被重写。

不同的是：抽象类中的抽象方法可以被除了private以外的其他三个访问修饰限定符修饰，而且抽象类中还可以有普通的成员方法。而接口的所有方法默认都是public修饰的，其他三个访问修饰限定符都不可以。接口中默认就是抽象方法。如果存在有具体实现的方法，要么是default修饰的，要么是静态方法。

4. 抽象类中可以有构造方法，接口中不能有构造方法

5. 子类使用extends关键字继承抽象类，使用implements关键字实现接口

6. 一个子类只能继承一个抽象类，但一个子类可以实现多个接口

7. 一个抽象类可以实现若干个接口，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