【JavaSE笔记】抽象类与接口
一、抽象类
1、概念
在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。
package demo2;
class Shape{
public void draw(){
System.out.println("画图形！");
}
}
class Cycle extends Shape{
@Override
public void draw() {
System.out.println("⭕");
}
}
class Rect extends Shape{
@Override
public void draw() {
System.out.println("矩形");
}
}
public class Test {
public static void drawMap(Shape shape){
shape.draw();
}
public static void main(String[] args) {
drawMap(new Rect());
drawMap(new Cycle());
}
}
在打印图形例子中, 我们发现, 父类 Shape 中的 draw 方法好像并没有什么实际工作,。即使父类的draw方法里面不写任何内容，也不影响程序的正常进行。主要的绘制图形都是由 Shape的各种子类的 draw 方法来完成的。像这种没有实际工作的方法, 我们可以把它设计成一个抽象方法(abstract method), 包含抽象方法的类我们称为 抽象类(abstract class)
抽象方法：这个方法没有具体的实现，使用关键字abstract进行修饰。
抽象类：不能完全代表一个具体的对象，此时使用abstract来修饰这个类。
2、语法
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。
要注意：抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，甚至构造方法
比如，将上面的Shape类改为抽象类。
//Shape 是一个抽象类，它包含普通方法、属性和构造方法。
abstract class Shape {
// 普通属性：表示形状的颜色
private String color;
// 抽象方法：子类必须覆盖此方法以提供具体的实现
public abstract void draw();
// 构造方法：为抽象类 Shape 初始化颜色属性
public Shape(String color) {
this.color = color;
}
// 普通方法：打印形状的颜色
public void printColor() {
System.out.println("Shape color: " + color);
}
}
class Cycle extends Shape {
// 覆盖抽象方法 draw()
@Override
public void draw() {
System.out.println("⭕");
}
// 子类构造方法调用父类构造方法，初始化颜色属性
public Cycle(String color) {
super(color);
}
}
class Rect extends Shape {
// 覆盖抽象方法 draw()
@Override
public void draw() {
System.out.println("矩形");
}
// 子类构造方法调用父类构造方法，初始化颜色属性
public Rect(String color) {
super(color);
}
}
3、注意
抽象类需要注意的地方：
- 抽象类和抽象方法都是使用
abstract进行修饰的 - 抽象类不能进行实例化，但是普通类可以
- 抽象类中不一定包含抽象方法，但是包含抽象方法的类一定是抽象类
- 抽象类中可以定义普通的成员变量和成员方法
- 当普通类继承抽象类，此时在普通类中，一定要重写抽象类中的抽象方法
- 抽象类存在的最大意义，就是为了被继承
- 当一个抽象类继承一个抽象类，此时不需要重写。当一个普通类继承了抽象类，那么所有没有重写的抽象方法都要进行重写
- 抽象方法不能被
final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写 final关键字不可能同时作用在一个方法或者类上- 抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量
4、作用
抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类。然后让子类重写抽象类中的抽象方法。
【问题】普通的类也可以被继承呀, 普通的方法也可以被重写呀, 为啥非得用抽象类和抽象方法呢？
使用抽象类相当于多了一重编译器的校验。使用抽象类的场景就如上面的代码, 实际工作不应该由父类完成, 而应由子类完成。那么此时如果不小心误用成父类使用普通类编译器是不会报错的。但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误, 让我们尽早发现问题。
很多语法存在的意义都是为了 “预防出错”, 例如
final也是类似. 创建的变量用户不去修改, 不就相当于常量嘛? 但是加上final能够在不小心误修改的时候, 让编译器及时提醒我们。
二、接口
1、概念
在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB口，电源插座等。
以电脑的USB口为例：可以插U盘、鼠标、键盘…所有符合USB协议的设备
接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。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，也可以进一步看成是抽象类的进一步抽象。
2、语法
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。
public interface 接口名称{
// 抽象方法
public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配，可以不写
public void method2();
abstract void method3();
void method4();
// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，跟推荐方式4，代码更简洁
}
提示：
-
创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头
-
接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词
-
阿里编码规范中约定, 接口中的方法和属性不要加任何修饰符号, 保持代码的简洁性
接口中，不能有实现的方法，但是有2种类型的方法需要注意：
1、静态方法可以有具体的实现
2、这个方法被default关键字修饰，也是可以的。
接口需要注意的地方：
- 接口是使用
interface来定义的 - 接口当中的方法默认是
public abstract修饰的 - 接口中的成员变量默认是
public static final修饰的 - 接口也不能通过关键字
new来进行实例化 - 类和接口之间，我们使用关键字
implements来进行关联 - 当一个类实现一个接口后，这个类必须重写这个接口种的抽象方法
- 当接口当中存在
default方法，可以选择重写，也可以选择不重写
3、实现多个接口
在Java中，类和类之间是单继承的，一个类只能有一个父类，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口。下面通过类来表示一组动物。
class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
另外我们再提供一组接口, 分别表示 “会飞的”, “会跑的”, “会游泳的”
interface IFlying {
void fly();
}
interface IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swim();
}
接下来我们创建几个具体的动物
猫，是会跑的
class Cat extends Animal implements IRunning {
public Cat(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");
}
}
鱼，是会游泳的
class Fish extends Animal implements ISwimming {
public Fish(String name) {
super(name);
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
}
}
青蛙, 是既能跑, 又能游的
class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
public Frog(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在往前跳");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");
}
}
注意：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
上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口
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
猫是一种动物, 具有会跑的特性.
青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳
鸭子也是一种动物, 既能跑, 也能游, 还能飞
这样设计有什么好处呢？ 时刻牢记多态的好处, 让程序猿忘记类型。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。
例如, 现在实现一个方法, 叫 “散步”
public static void walk(IRunning running) {
System.out.println("我带着伙伴去散步");
running.run();
}
在这个 walk 方法内部, 我们并不关注到底是哪种动物, 只要参数是会跑的, 就行
Cat cat = new Cat("小猫");
walk(cat);
Frog frog = new Frog("小青蛙");
walk(frog);
// 执行结果
我带着伙伴去散步
小猫正在用四条腿跑
我带着伙伴去散步
小青蛙正在往前跳
4、接口间的继承
在Java中，类和类之间是单继承的，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 IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swim();
}
// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
}
class Frog implements IAmphibious {
...
}
通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 “两栖的”。此时实现接口创建的 Frog 类, 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法。
接口间的继承相当于把多个接口合并在一起
5、抽象类和接口的区别
核心区别: 抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法。如之前写的 Animal 例子. 此处的 Animal 中包含一个 name 这样的属性, 这个属性在任何子类中都是存在的。因此此处的 Animal 只能作为一个抽象类, 而不应该成为一个接口。
class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
举个例子：假设我们正在为一个动物园编写一个程序。动物园的动物有一些共同的特征，如年龄、体重等，但它们的行为各不相同，例如叫声和移动方式。为了表示这些共同特征和行为，我们可以使用抽象类和接口。
抽象类：首先，我们可以创建一个名为Animal的抽象类。这个抽象类可以包含共同的属性（如年龄和体重）和一些抽象方法（如makeSound和move）。在这个例子中，Animal抽象类的代码可能如下所示：
public abstract class Animal {
protected int age;
protected double weight;
public Animal(int age, double weight) {
this.age = age;
this.weight = weight;
}
public abstract void makeSound();
public abstract void move();
}
接口：同时，我们可以创建一个名为Swimmable的接口，表示动物园中能够游泳的动物。这个接口可以包含一个swim方法。Swimmable接口的代码可能如下所示：
public interface Swimmable {
void swim();
}
现在，我们可以创建具体的动物类，如Tiger和Dolphin。Tiger类可以继承Animal抽象类，并实现makeSound和move方法。而Dolphin类既可以继承Animal抽象类，也可以实现Swimmable接口，表示它还具有游泳的能力。
三、Object类
Object类是Java所有类的始祖，在Java中的每一个类都是由它拓展而来的。
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。
在Java中，只有基本类型不是对象，所有的数组类型，不管是对象数组还是基本类型的数组，都拓展了Object类。
class Person {}
class Student {}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
function(new Person());
function(new Student());
}
public static void function(Object obj) {
System.out.println(obj);
}
}
// 执行结果：
// Person@1b6d3586
// Student@4554617c
在开发之中，Object类是参数的最高统一类型。但是Object类也存在有定义好的一些方法。
1、获取对象的信息
// Object类中的toString()方法实现：
public String toString() {
return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}
2、对象比较equals方法
在Java中，== 进行比较时：
如果==左右两侧是基本类型变量，比较的是变量中值是否相同
如果==左右两侧是引用类型变量，比较的是引用变量地址是否相同
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（判断是否具有相同的引用）
// 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
}
class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.age = age;
this.name = name;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("张三", 20);
Person p2 = new Person("张三", 20);
int a = 10;
int b = 10;
System.out.println(a == b); // 输出true
System.out.println(p1 == p2); // 输出false
System.out.println(p1.equals(p2)); // 输出false
}
}
Person类重写equals方法后，然后比较：
class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == null) {
return false;
}
if (this == obj) {
return true;
}
if (!(obj instanceof Person)) {
return false;
}
Person person = (Person) obj;
return this.name.equals(person.name) && this.age == person.age;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("张三", 20);
Person p2 = new Person("张三", 20);
int a = 10;
int b = 10;
System.out.println(a == b); // 输出true
System.out.println(p1 == p2); // 输出false
System.out.println(p1.equals(p2)); // 输出true
}
}
结论：比较对象中内容是否相同的时候，一定要重写equals方法。
3、 hashcode方法
public native int hashCode();
该方法是一个native方法，底层是由C/C++代码写的。
我们认为两个名字相同，年龄相同的对象，将存储在同一个位置，如果不重写hashcode()方法，我们可以来看示例：
class Person {
public String name;
public int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class TestDemo4 {
public static void main(String[] args) {
Person per1 = new Person("张三", 20);
Person per2 = new Person("张三", 20);
System.out.println(per1.hashCode());
System.out.println(per2.hashCode());
}
}
//执行结果
460141958
1163157884
注意事项：两个对象的hash值不一样
像重写equals方法一样，我们也可以重写hashcode()方法。此时我们再来看看。
import java.util.Objects;
class Person {
public String name;
public int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
public class TestDemo4 {
public static void main(String[] args) {
Person per1 = new Person("张三", 20);
Person per2 = new Person("张三", 20);
System.out.println(per1.hashCode());
System.out.println(per2.hashCode());
}
}
//执行结果
460141958
460141958
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。3、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。
4、toString方法
在Java中，toString()方法是Object类的一个成员方法，而所有的类都继承自Object类。因此，任何Java对象都有toString()方法。
该方法的主要目的是返回对象的字符串表示形式。
toString()的默认实现是返回对象的类名，后面接上"@"，然后跟上对象的哈希码的无符号十六进制表示。
Person person = new Person();
System.out.println(person.toString());
// 默认可能会输出类似“Person@4a574795”
为了提供对象的更有意义的字符串表示，通常我们会在类中重写toString()方法。
public class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
}
}
现在，当我们打印一个Person对象时：
Person person = new Person("Alice", 25);
System.out.println(person); // 输出：Person{name='Alice', age=25}
注意，当你打印一个对象（例如：System.out.println(person);）Java实际上是隐式调用这个对象的toString()方法。