Java【抽象类和接口】是什么？

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前言

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JavaEE初阶: 多线程, 网络编程, TCP/IP协议, HTTP协议, Tomcat, Servlet, Linux, JVM等(正在持续更新)

前篇文章分享过了 面向对象语言的三大特征：封装，继承，多态
本篇呢将继续分享【抽象类和接口】的相关知识

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提示：是正在努力进步的小菜鸟一只，如有大佬发现文章欠佳之处欢迎评论区指点~ 废话不多说，直接上干货！

一、抽象类

1.什么是抽象类

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。

比如：我们定义一个图形类，要打印圆形，三角形
先让这个图形类 不❗️具❗️体❗️描述某个图形，

abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

class circle extends Shape {
    public void draw() {
        System.out.println(" ⭕ !");
    }
}

我们发现，父类 Shape 中的 draw 方法好像并没有什么实际工作❎，而是由 Shape 的子类的 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( abstractmethod ，包含抽象方法的类我们称为 抽象类( abstract class )

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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

⚠️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✅

我们现在思考一下，既然：

1️⃣抽象类不描述具体的对象
那我要抽象类干啥？ ----抽象类天生就是为了被继承！

2️⃣抽象方法不进行实际操作
那我要抽象方法干啥？----抽象方法天生就是为了被重写

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2.抽象类的特征

抽象类不能实例化对象

	Shape shape = new Shape();
// 编译出错： Shape是抽象的，无法实例化

抽象方法不能是 private 的

	abstract class Shape {
	abstract private void draw();
}
// 编译出错：非法的修饰符组合: abstract和private

抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写

public abstract class Shape {
	abstract final void methodA();
	abstract public static void methodB();
}
// 编译出错：非法的修饰符组合: abstract和final
// 编译出错：非法的修饰符组合: abstract和static

抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰

抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类

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

3.抽象类的作用

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

有些小伙伴可能会说了‍♂️
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‍♂️

确实如此，但是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了，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，不加 final 的变量用户不去修改，也是相当于常量，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，

✅充分利用编译器的校验，在实际开发中是非常有意义的✅

我们来看一下利用抽象类来描绘图形的完整代码（仅供参考）

abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}
class Circle extends Shape {
    public void draw() {
        System.out.println(" ⭕ !");
    }
}
class Triangle extends Shape {
    public void draw() {
        System.out.println("  !");
    }
}

public class Test1116 {
	// 描绘图形的方法
    public static void drawShape(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
    public static void main(String[] args) {
        // Shape[]类型的数组，这里发生了向上转型
        Shape[] shapes = new Shape[2];
        shapes[0] = new Circle();
        shapes[1] = new Triangle();

        for (Shape shape:shapes) {
            drawShape(shape);
        }
    }
}

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二、接口

1.什么是接口

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

当我们百度搜索 “ 接口 ” 的时候：

电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘…所有符合USB协议的设备
电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲…所有符合规范的设备
通过上述例子可以看出：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( 重写 )，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

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2.语法规范

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{
	// 方法
	void method4()；

接口中的方法默认都是 public abstract
还记得吗，抽象方法必须要被重写❗️❗️

提示：
1️⃣创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头
2️⃣接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词
3️⃣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

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3.接口的使用

接口不能直接使用，必须要有一个 类 来 “实现” 该接口，实现接口中的所有抽象方法。

public class 类名称 implements 接口名称{
	// ...
}

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

例如：实现笔记本电脑通过USB接口使用鼠标️、通过USB接口使用键盘⌨️

// USB接口
public interface USB {
	void openDevice();
	void closeDevice();
}

// 鼠标类，实现USB接口
public 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");
	}
}

// 键盘类，实现USB接口
public 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");
	}
}
// 笔记本类：使用USB设备
public 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 mouse = (Mouse)usb;
			mouse.click();
		}else if(usb instanceof KeyBoard) {
			KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;
			keyBoard.inPut();
		}
		usb.closeDevice();
	}
}

// 测试类：
public class TestUSB {
	public static void main(String[] args) {
		Computer computer = new Computer();
		computer.powerOn();
		// 使用鼠标设备
		computer.useDevice(new Mouse());
		// 使用键盘设备
		computer.useDevice(new KeyBoard());
		computer.powerOff();
	}
}

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4.接口的特征

接口是一种引用类型，可以传参，但不能对接口进行实例化

public class TestUSB {
	public static void main(String[] args) {
		USB usb = new USB();
	}
}
// Error:USB是抽象的; 无法实例化

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 ）

public interface USB {
	// Error: 此处不允许使用修饰符private
	private void openDevice();
	void closeDevice();
}

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

public interface USB {
	// 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法
	// Error:接口抽象方法不能带有主体
	void closeDevice(){
		System.out.println("关闭USB设备");
	}
}

重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

public interface USB {
	void openDevice(); // 默认是public的
	void closeDevice(); // 默认是public的
}
public class Mouse implements USB {
	@Override
	void openDevice() {
		System.out.println("打开鼠标");
	}
	// ...
}
// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符
// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

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

public interface USB {
	double brand = 3.0; // 默认被：final public static修饰
	void openDevice();
	void closeDevice();
}
public class TestUSB {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(USB.brand); 
		// 可以直接通过接口名访问，说明是静态的
		// Error: 无法为最终变量brand分配值
		USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性
	}
}

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
jdk8中：接口中还可以包含default方法

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5.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

下面通过一个抽象类来表示动物（ 不具体描述是哪一种动物 ）：

public abstract class Animal {
    protected String name;
	//构造方法
    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”

public interface IRun {
    void run();
}

public interface ISwim {
    void swim();
}

public interface IFly {
    void fly();
}

接下来我们创建几个具体的动物：
1️⃣狗：是一种动物，能跑

class Dog extends Animal implements IRun {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用狗腿跑");
    }
}

2️⃣鱼：是一种动物，能游

class Fish extends Animal implements ISwim {
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用鱼鳍游泳");
    }
}

3️⃣鸭子：是一种动物，能跑，能游，能飞（实现三个接口）

class Duck extends Animal implements IFly,ISwim,IRun {
    public Duck(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在用鸭翅飞");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用鸭腿跑");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用鸭翅游泳");
    }
}

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==

接下来我们在Test类中调用这些接口：
第一种方法：

public class Test {
    public static void run (IRun irun) {
        irun.run();
    }
    public static void swim (ISwim iswim) {
        iswim.swim();
    }
    public static void fly (IFly ifly) {
        ifly.fly();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        run(new Dog("坦克"));
        run(new Duck("唐老鸭"));
        swim(new Fish("飞弹"));
        swim(new Duck("唐老鸭"));
        fly(new Duck("唐老鸭"));
    }
}

这个方法有一个好处✅就是： 让程序猿忘记类型，有了这些接口之后，类的使用者就不必关注具体类型，而只要关注某个类是否实现了这个接口
比如： Dog 这个类实现了 IRun 这个接口，就可以直接把new出来的Dog对象当成参数扔给run（中转站）这个方法

缺点❎：每次使用接口都需要 new 一个对象

第二种方法：不需要重复new对象，需要哪个接口直接调用

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("坦克");
        dog.run();
        Fish fish = new Fish("飞弹");
        fish.swim();
        Duck duck = new Duck("唐老鸭");
        duck.swim();
        duck.fly();
        duck.run();
    }
}

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6.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

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总结

以上就是今天要讲的关于【抽象类和接口】的内容，什么是抽象类，什么是接口，你都掌握了吗

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上山总比下山辛苦
下篇文章见