十一、抽象类

抽象类

2.1 为什么需要抽象类

本文为书籍《Java编程的逻辑》¹和《剑指Java：核心原理与应用实践》²阅读笔记

随着子类越来越多，或者继承层次越来越多，我们会发现父类变得更通用。父类要体现所有子类的共同特征，在设计某些方法（行为特征或功能）时，我们发现在父类中无法给出合理的具体实现，而应该交由子类来实现，那么这样的方法就应该设计为抽象方法，而包含抽象方法的类就必须为抽象类。从另一个角度说，当父类表现为更通用的概念类，以至于创建它的实例对象没有实际意义，那么这样的父类就算没有抽象方法，也应该设计为抽象类。

顾名思义，抽象类就是抽象的类。抽象是相对于具体而言的，一般而言，具体类有直接对应的对象，而抽象类没有，它表达的是抽象概念，一般是具体类的比较上层的父类。比如，狗是具体对象，而动物则是抽象概念；樱桃是具体对象，而水果则是抽象概念；正方形是具体对象，而图形则是抽象概念。

抽象类看上去是多余的，对于抽象方法，不知道如何实现，定义一个空方法体不就行了吗？而抽象类不让创建对象，看上去只是增加了一个不必要的限制。引入抽象方法和抽象类，是Java提供的一种语法工具，对于一些类和方法，引导使用者正确使用它们，减少误用。使用抽象方法而非空方法体，子类就知道它必须要实现该方法，而不可能忽略，若忽略Java编译器会提示错误。使用抽象类，类的使用者创建对象的时候，就知道必须要使用某个具体子类，而不可能误用不完整的父类。无论是编写程序，还是平时做其他事情，每个人都可能会犯错，减少错误不能只依赖人的优秀素质，还需要一些机制，使得一个普通人都容易把事情做对，而难以把事情做错。抽象类就是Java提供的这样一种机制。

2.2 抽象方法和抽象类

现在有一个图形类Shape，它有一个方法draw()。Shape其实是一个抽象概念，它的draw()方法其实并不知道如何实现，只有子类才知道。这种只有子类才知道如何实现的方法，一般被定义为抽象方法。抽象方法是相对于具体方法而言的，具体方法有实现代码，而抽象方法只有声明，没有实现。接口中的方法（非Java 8引入的静态和默认方法）就都是抽象方法。抽象方法和抽象类都使用abstract这个关键字来声明，语法如下所示：

public abstract class Shape {
    //其他代码
    public abstract void draw();
}

定义了抽象方法的类必须被声明为抽象类，不过，抽象类可以没有抽象方法。抽象类和具体类一样，可以定义具体方法、实例变量等，它和具体类的核心区别是，抽象类不能创建对象(比如，不能使用new Shape)，而具体类可以。

抽象类不能创建对象，要创建对象，必须使用它的具体子类。一个类在继承抽象类后，必须实现抽象类中定义的所有抽象方法，除非它自己也声明为抽象类。圆类的实现代码，如下所示：

public class Circle extends Shape {
    //其他代码
    @Override
    public void draw() {
        //主体代码
    }
}

圆实现了draw()方法。与接口类似，抽象类虽然不能使用new，但可以声明抽象类的变量，引用抽象类具体子类的对象，如下所示：

Shape shape = new Circle();
shape.draw();

shape是抽象类Shape类型的变量，引用了具体子类Circle的对象，调用draw()方法将调用Circle的draw代码。

2.3 抽象类和接口

抽象类和接口有类似之处：都不能用于创建对象，接口中的方法其实都是抽象方法。如果抽象类中只定义了抽象方法，那抽象类和接口就更像了。但抽象类和接口根本上是不同的，接口中不能定义实例变量，而抽象类可以，一个类可以实现多个接口，但只能继承一个类。抽象类和接口是配合而非替代关系，它们经常一起使用，接口声明能力，抽象类提供默认实现，实现全部或部分方法，一个接口经常有一个对应的抽象类。比如，在Java类库中，有：

• Collection接口和对应的AbstractCollection抽象类。
• List接口和对应的AbstractList抽象类。
• Map接口和对应的AbstractMap抽象类。

对于需要实现接口的具体类而言，有两个选择：一个是实现接口，自己实现全部方法；另一个则是继承抽象类，然后根据需要重写方法。

继承的好处是复用代码，只重写需要的部分即可，需要编写的代码比较少，容易实现。不过，如果这个具体类已经有父类了，那就只能选择实现接口了。

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1. 马俊昌.Java编程的逻辑[M].北京:机械工业出版社,2018. ↩︎

2. 尚硅谷教育.剑指Java：核心原理与应用实践[M].北京:电子工业出版社,2023. ↩︎