JavaSE 抽象类与接口
JavaSE 抽象类与接口
文章目录
- JavaSE 抽象类与接口
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- 1. 抽象类
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- 1.1 抽象类的概念
- 1.2 抽象类语法
- 1.3 抽象类特征
- 1.4 抽象类的作用
- 2. 接口
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- 2.1 接口的概念
- 2.2 语法规则
- 2.3 接口的使用
- 2.4 接口特性
- 2.5 实现多个接口
- 2.6 接口间的继承
- 2.7 接口使用实例
- 2.8 深浅拷贝
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- 2.8.1 Clonable接口
- 2.8.2 浅拷贝
- 2.8.3 深拷贝
- 2.9 抽象类于接口的区别
- 3. Object类
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- 3.1 利用Object接受所有类的对象
- 3.2 获取对象信息
- 3.3 对象比较equals方法
1. 抽象类
1.1 抽象类的概念
在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描述的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描述对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描述一个具体的对象，这样的类就是抽象类。例如：
在打印图像的例子中，我们发现，父类Shape中的draw方法好像并没有什么实际工作，主要的绘制图像都是由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)。
1.2 抽象类语法
在Java中，一个类如果被
abstract修饰则称为抽象类,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
代码示例：
package demo1;
//抽象类：被abstract修饰的类
public abstract class Shape {
//抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
abstract public void draw();
abstract void calcArea();
//抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性
protected double area;
public double getArea() {
return area;
}
}
注：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
1.3 抽象类特征
-
抽象类不能直接实例化对象；
Shape shape = new Shape(); //编译出错 java:Shape是抽象的，无法实例化 -
抽象方法不能被private修饰的；
abstract class Shape { abstract private void draw(); } //编译出错 java:非法的修饰符组合:abstrac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(); } //编译报错 java:非法的修饰符组合:abstrac和final java:非法的修饰符组合:abstrac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，否则子类也得是抽象类，必须要使用
abstract修饰；package demo1; //矩形类 public class Rect extends Shape{ private double length; private double width; public Rect(double length, double width) { this.length = length; this.width = width; } @Override public void draw() { System.out.println("矩形：length = " + length + " width = " + width); } @Override void calcArea() { super.area = length * width; } @Override public double getArea() { return super.getArea(); } } / package demo1; //圆类 public class Circle extends Shape{ private double r; final private static double PI = 3.14; public Circle(double r) { this.r = r; } @Override public void draw() { System.out.println("⚪: r = " + r); } @Override void calcArea() { super.area = PI * r * r; } @Override public double getArea() { return super.getArea(); } } / package demo1; abstract public class Triangle extends Shape{ //这里将三角形设计为抽象类 private double a; private double b; private double c; public Triangle(double a, double b, double c) { this.a = a; this.b = b; this.c = c; } @Override public void draw() { System.out.println("三角形：a = " + a + " b = " + b + " c = " + c); } // double calcArea(); //编译失败，要么重写该抽象方法，要么将三角形设计为抽象类 // @Override // void calcArea() { // // } } / package demo1; public class TestDraw { public static void main(String[] args) { Shape s1 = new Circle(2.5); s1.draw(); s1.calcArea(); System.out.println("area = " + s1.getArea()); System.out.println("============"); Shape s2 = new Rect(5,10); s2.draw(); s2.calcArea(); System.out.println("area = " + s2.getArea()); } } //执行结果 ⚪: r = 2.5 area = 19.625 ============ 矩形：length = 5.0 width = 10.0 area = 50.0
-
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.
1.4 抽象类的作用
抽象类本身不能被实例化，要想使用它，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。学会使用抽象类相当于多了一重编译器的校验，在出现问题时能够及时提醒我们。
2. 接口
2.1 接口的概念
在现实生活中，结构的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB接口，电源插座等：
笔记本上的USB接口，可以插入U盘、鼠标、键盘…所有符合USB协议的设备
电源插座的插孔，可以插入电脑、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，就可以通用
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
2.2 语法规则
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; //默认类型为public abstract
//注：在接口中上述写法都是抽象方法，更推荐方法四，代码更简洁
}
注：创建接口时，接口命名一般以大写字母I开头.
2.3 接口的使用
接口不能直接使用，必须要有一个“实现类”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 {
//...
}
注：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
代码示例：
package demo2;
//USB接口
public interface USB {
void openDevice();
void closeDevice();
}
/
package demo2;
//鼠标类
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");
}
}
/
package demo2;
//键盘类
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");
}
}
/
package demo2;
//电脑类：实现USB接口
public class Computer {
public void powerOn() {
System.out.println("打开电脑");
}
public void powerOff() {
System.out.println("关闭电脑");
}
public void useDevice(USB usb) {
usb.openDevice();
usb.closeDevice();
}
}
/
package demo2;
//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();
}
}
//执行结果
打开电脑
打开鼠标
关闭鼠标
打开键盘
关闭键盘
关闭电脑
2.4 接口特性
-
接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象，可以作为向上转型时的形参来接收参数
public class TestUSB { public static void main(String[] args) { USB usb = new USB(); } } //USB是抽象的，无法实例化 -
接口中每一个方法是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 { private void openDevice(); //不允许使用修饰符private 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 { void openDevice(); void closeDevice(){ System.out.println("关闭USB设备"); }; } //编译失败：接口中的方法默认为抽象方法，而抽象方法不能带有主体 //java: 接口抽象方法不能带有主体 -
重写接口中的方法时，不能使用默认的访问权限，一般加
publicpublic interface USB { void openDevice(); void closeDevice(); } public class Mouse implements USB{ @Override void openDevice() { System.out.println("打开鼠标"); } @Override public void closeDevice() { System.out.println("关闭鼠标"); } } //编译报错，重写USB中的openDevice方法时，不能使用默认修饰符 -
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
puublic interface USB { double brand = 5.0; 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 } USB.brand = 2.0; } //编译报错：java: 无法为最终变量brand分配值，说明brand具有final属性 -
接口中不能有静态代码块和构造方法
public interface USB { //编译失败 public USB() {} static {} {} void openDevice(); void closeDevice(); } -
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抽象方法，则类必须设置为抽象类
-
jdk8中：接口还可以包含default方法
2.5 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，但是一个类可以将实现多个接口。
下面通过类来表示一组动物：
package demo3;
public class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
另外在提供一组接口，分别表示“会飞的”，“会跑的”，“会游泳的”：
package demo3;
interface IFlying {
void fly();
}
/
package demo3;
public interface IRunning {
void run();
}
/
package demo3;
public interface ISwimming {
void swim();
}
接下来创建几个具体的动物：
-
会跑的猫：
package demo3; public 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"); } } -
会跑和游泳的青蛙：
package demo3; public class Frog extends Animal implements IRunning,ISwimming{ public Frog(String name) { super(name); } @Override public void run() { System.out.println(this.name + "正在伸腿往前跳"); } @Override public void swim() { System.out.println(this.name + "正在伸腿往前游"); } }注：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(通过逗号隔开接口)
IDEA中可以使用
Ctrl + i快速实现接口 -
水陆空三栖的鸭子：
package demo3; public class Duck extends Animal implements ISwimming,IFlying,IRunning{ public Duck(String name) { super(name); } @Override public void fly() { System.out.println(this.name + "正在扇动翅膀往上飞"); } @Override public void run() { System.out.println(this.name + "正在迈动jiojio往前冲"); } @Override public void swim() { System.out.println(this.name + "正在迈动jiojio往前游"); } }测试一下：
package demo3; public class Main { //注：这里通过定义方法来实现接口更加直观 public static void running(IRunning running) { running.run(); //向上转型后调用方法 } public static void swimming(ISwimming swimming) { swimming.swim(); } public static void flying(IFlying flying) { flying.fly(); } public static void main(String[] args) { Cat cat = new Cat("小米"); running(cat); // flying(cat); 会报错，因为猫不会飞(没有对应接口) Frog frog = new Frog("绿豆蛙"); running(frog); swimming(frog); Duck duck = new Duck("唐老鸭"); running(duck); swimming(duck); flying(duck); ; } } ///执行结果 小米正在用四条腿跑 绿豆蛙正在伸腿往前跳 绿豆蛙正在伸腿往前游 唐老鸭正在迈动jiojio往前冲 唐老鸭正在迈动jiojio往前游 唐老鸭正在扇动翅膀往上飞
2.6 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
接口通过使用
extends关键字可以继承一个接口，达到复用的效果，接口间的继承相当于把多个接口合并在一起
//两栖动物既能跑也能游
public interface IAmphibious extends IRunning,ISwimming{
}
/
public class Frog extends Animal implements IAmphibious {
public Frog(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在伸腿往前跳");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name + "正在伸腿往前游");
}
}
/
package demo3;
public class Main {
public static void fr(IAmphibious iAmphibious) {
iAmphibious.run();
iAmphibious.swim();
}
public static void main(String[] args) {
Frog frog = new Frog("绿豆蛙");
fr(frog);
}
}
//执行结果
绿豆蛙正在伸腿往前跳
绿豆蛙正在伸腿往前游
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类需要实现run方法和swim方法
2.7 接口使用实例
给对象数组排序，这里先定义一个学生类：
package demo4;
public class Student {
private String name;
private int score;
public Student(String name, int score) {
this.name = name;
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", score=" + score +
'}';
}
}
再给定一个学生对象数组，对这对象数组中的元素进行排序(按分数排序)
package demo4;
import java.util.Arrays;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = {
new Student("张三", 85),
new Student("黄夫人", 100),
new Student("石油", 95),
new Student("free",92)
};
}
}
按照我们之前的理解，数组我们有一个现成的sort方法，能否直接使用这个方法来实现排序
Arrays.sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
//异常报错
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:demo4.Student cannot be cast to java.lang.Comparable
原因：如果是两个整数则可直接比较，但是两个完整的学生对象的大小关系无法直接确定，需要我们额外指定.
需要让我们的Student类实现Comparable接口，并且实现其中的compareTo方法
package demo4;
//修改后的Student类
public class Student implements Comparable{
private String name;
private int score;
public Student(String name, int score) {
this.name = name;
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", score=" + score +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Object o) {
Student s = (Student) o;
if (this.score > s.score) {
return -1;
}
else if (this.score < s.score) {
return 1;
}
else {
return 0;
}
}
}
在sort方法中会自动调用compareTo方法.compareTo的参数是Object，其实传入的就是Student类型的对象，然后比较当前对象和参数对象的大小关系(按分数来算):
- 如果当前对象应排在参数对象之前，返回小于0的数字
- 如果当前对象应排在参数对象之后，返回大于0的数字
- 如果当前对象和参数对象不分先后，返回0；
注：对于sort方法来说，需要传入的数组的每个对象都是“可比较”的，需要具备compareTo这样的能力，通过重写compareTo方法的方式就可以定义比较规则
为了加深理解我们也可以尝试通过冒泡来实现一个sort方法：
package demo4;
import java.util.Arrays;
public class Main {
public static void sort(Comparable[] array) {
for (int i = 0;i < array.length - 1;i++) {
for (int j = 1;j <= array.length - i - 1;j++) {
if (array[j-1].compareTo(array[j]) > 0) {
Comparable temp = array[j];
array[j] = array[j-1];
array[j-1] = temp;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Student[] students = {
new Student("张三", 85),
new Student("黄夫人", 100),
new Student("石油", 95),
new Student("free",92)
};
//Arrays.sort(students);
sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
}
}
2.8 深浅拷贝
2.8.1 Clonable接口
Clonable是Java中内置的接口，通过调用该接口中的clone方法(存在于Object类中)可以实现对象的拷贝.
2.8.2 浅拷贝
Cloneable拷贝出来的对象是浅拷贝,这里我们通过代码来演示：
package demo5;
class Money {
public double m = 19.9;
}
class Person implements Cloneable {
public String name;
public int age;
public Money money = new Money();
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//throws CloneNotSupportedException 为不支持克隆异常
return super.clone(); //调用Object类中的clone方法
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
Person person1 = new Person("张三",10);
Person person2 = (Person)person1.clone();
System.out.println("person1 = " + person1.money.m);
System.out.println("person2 = " + person2.money.m);
System.out.println("==============");
person1.money.m = 99.9;
System.out.println("person1 = " + person1.money.m);
System.out.println("person2 = " + person2.money.m);
}
}
//执行结果
person1 = 19.9
person2 = 19.9
==============
person1 = 99.9
person2 = 99.9
通过clone方法将Person对象进行了拷贝，但没有将Person对象中的Money对象进行拷贝。通过person1这个对象修改m后，person2中的m也发生了改变，这样的拷贝就属于浅拷贝.
2.8.3 深拷贝
代码示例：
package demo5;
class Money implements Cloneable{
public double m = 19.9;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
class Person implements Cloneable {
public String name;
public int age;
public Money money = new Money();
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// return super.clone();
Person tmp = (Person)super.clone();
tmp.money = (Money) this.money.clone();
return tmp;
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
Person person1 = new Person("张三",10);
Person person2 = (Person)person1.clone();
System.out.println("person1 = " + person1.money.m);
System.out.println("person2 = " + person2.money.m);
System.out.println("==============");
person1.money.m = 99.9;
System.out.println("person1 = " + person1.money.m);
System.out.println("person2 = " + person2.money.m);
}
}
//代码示例
person1 = 19.9
person2 = 19.9
==============
person1 = 99.9
person2 = 19.9
由代码可得，深拷贝将person1对象中的Money对象也拷贝给了person2
2.9 抽象类于接口的区别
主要区别: 抽加粗样式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
代码示例:
class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
像这里的Animal类，其中包含了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，而不能成为一个接口.
注：抽象类的存在意义是为了让编译器更好的校验，像Animal这样的类我们并不会直接使用，而是使用它的子类，万一不小心创建了Animal的实例，编译器会及时提醒我们.
3. Object类
3.1 利用Object接受所有类的对象
Object类是Java默认提供的一个类。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。
代码示例：
package demo6;
class Person {};
class Student {};
public class Test {
public static void function(Object obj) {
System.out.println(obj);
}
public static void main(String[] args) {
function(new Person());
function(new Student());
}
}
//执行结果
demo6.Person@1b6d3586
demo6.Student@4554617c
3.2 获取对象信息
Object类中定义了很多方法，如果要打印对象中的内容，可以直接重写Object类中的toString()方法
public String toString() {
return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}
3.3 对象比较equals方法
在Java中，利用==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
package demo6;
class Person1 {
private String name;
private int age;
public Person1(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Person1 p1 = new Person1("小奇",15);
Person1 p2 = new Person1("小奇",15);
int a = 10;
int b = 10;
System.out.println(a == b);
System.out.println(p1 == p2);
System.out.println(p1.equals(p2));
}
}
//执行结果
true
false
false
在这里需要重写equals(可通过快捷键编写)：
//重写后
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person1 person1 = (Person1) o;
return age == person1.age && Objects.equals(name, person1.name);
}
//执行结果
true
false
true
注：比较对象中内容是否相同时，必须重写Object中的equals方法