JAVA SE: 抽象类 和 接口
目录
1.抽象类
1.1 概念
1.2 语法
1.3 特性及注意事项
1. 抽象类不能直接实例化对象
2. 抽象方法不能是 private 的
3. 抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写
4. 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
5. 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
6. 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 作用
2.接口
2.1接口的概念
2.2语法规则
2.3接口的使用
2.4 特性及注意事项
1. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象
2. 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)
3. 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
4. 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
5. 接口中不能有静态代码块和构造方法
2.5实现多个接口
2.6 接口间的继承
2.7 接口运用的实例
2.8 Cloneable接口 和 深浅拷贝
1.抽象类
1.1 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。 比如：
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, 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).
1.2 语法
我们通过编写上面的抽象类Shape类来了解语法。
public abstract class Shape {
public int c;
public void methoA(){
System.out.println("methoA()....");
}
// 抽象方法是可以存在普通的成员变量、成员方法和构造器
// 抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
public abstract void draw();
}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 ，当然抽象方法是需要在继承的子类中进行重写的。
1.3 特性及注意事项
1. 抽象类不能直接实例化对象
Shape shape = new Shape();//错误的
// 编译出错
Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化2. 抽象方法不能是 private 的
abstract class Shape {
abstract private void draw();
}
// 编译出错
Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private这个很好理解，拥有继承关系的子类的访问修饰限定符的权限要大于等于父类。
3. 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：
// Error:(20, 25) java: 非法的修饰符组合: abstract和final
// Error:(21, 33) java: 非法的修饰符组合: abstract和static4. 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
这里要注意的是无论抽象类被套了几层继承，最后的子类都要重写其父类的所有方法。
public abstract class A {
public abstract void methodA();
}
abstract class B extends A{
public abstract void methodB();
}
class C extends B{
@Override
public void methodA() {
System.out.println("重写A的方法");
}
@Override
public void methodB() {
System.out.println("重写B的方法");
}
}5. 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
6. 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 作用
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.。
2.接口
2.1接口的概念
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。
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，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。
2.2语法规则
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
}2.3接口的使用
接口并不能直接使用，必须由实现类来实现所有抽象方法。
public class 类名称 implements 接口名称{
// ...
}接口与类之间是 implements 的实现关系。
直接看一个例子：
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
代码如下：
//USB接口
public interface USB {
void TurnOnDevice();
void TurnOffDevice();
}
//鼠标类实现USB接口
public class Mouse implements USB{
@Override
public void TurnOnDevice() {
System.out.println("打开鼠标");
}
@Override
public void TurnOffDevice() {
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 TurnOnDevice() {
System.out.println("打开键盘");
}
@Override
public void TurnOffDevice() {
System.out.println("关闭键盘");
}
public void InPut(){
System.out.println("键盘输入");
}
}
//电脑类使用USB接口
public class Computer {
public void PowerOn(){
System.out.println("电脑开机");
}
public void PowerOff(){
System.out.println("电脑关机");
}
public void UseUSB(USB usb){
usb.TurnOnDevice();
if(usb instanceof Mouse){
Mouse mouse = (Mouse)usb;
mouse.Click();
}else{
KeyBoard keyBoard = (KeyBoard) usb;
keyBoard.InPut();
}
usb.TurnOffDevice();
}
}
//测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
computer.PowerOn();
computer.UseUSB(new Mouse());
computer.UseUSB(new KeyBoard());
computer.PowerOff();
}
}
运行结果：
2.4 特性及注意事项
1. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象
2. 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)
3. 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
4. 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
5. 接口中不能有静态代码块和构造方法
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，但是一个类可以实现多个接口。
我们来看一个例子：
我们会有一个抽象类Animal
public abstract class Animal {
public String name;
public int age;
public Animal(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public abstract void eat();
public void ShowAge(){
System.out.println("人家"+this.age+"岁了");
}
}我们写一些接口来表示会飞的、会跑的和会游的。
public interface IFlying {
void Fly();
}
public interface IRunning {
void Run();
}
public interface ISwimming {
void Swim();
}接下来创建一些具体的动物：狗、鸟。它们可以重写抽象类和接口的方法，这也是多态思想的展现。
//狗可以跑、也可以游泳
public class Dog extends Animal implements IRunning,ISwimming{
public Dog(String name, int age) {
super(name, age);
}
@Override
public void eat() {
System.out.println(this.name + "正在吃狗粮");
}
public void bark(){
System.out.println(this.name + "正在狗叫");
}
@Override
public void Run() {
System.out.println(this.name+"可以奔跑");
}
@Override
public void Swim() {
System.out.println(this.name + "可以游泳");
}
}
//鸟可以飞
public class Bird extends Animal implements IFlying{
public Bird(String name, int age) {
super(name, age);
}
@Override
public void eat() {
System.out.println(this.name +"正在吃鸟粮");
}
public void chirp(){
System.out.println(this.name + "正在鸟叫");
}
@Override
public void Fly() {
System.out.println(this.name + "可以飞翔");
}
}2.6 接口间的继承
接口之间的继承用到extends关键字，但这里其实并不像继承，而是更像扩展。
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。
2.7 接口运用的实例
1. 利用Comparable接口实现对象数组排序
我们定义一个学生类：
public class Student {
public int age;
public String name;
public Student(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}我们定义一个学生类的数组：
Student[] students = new Student[3];
students[0] = new Student(9, "shaoniao");
students[2] = new Student(12, "ruozhi");
students[1] = new Student(18, "erqiu");我们想要通过学生的年龄进行升序排序，我们应该如何做呢？？？
我们只需要让我们的 Student 类实现 Comparable 接口, 并实现其中的 compareTo 方法
public class Student implements Comparable{
public int age;
public String name;
public Student(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"age=" + age +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
//return this.name.compareTo(o.name);
return this.age - o.age;
}
} 这样我们在测试类来调用就好。
public static void main(String[] args){
Student[] students = new Student[3];
students[0] = new Student(9, "shaoniao");
students[2] = new Student(12, "ruozhi");
students[1] = new Student(18, "erqiu");
System.out.println("调整前：" + Arrays.toString(students));
Arrays.sort(students);
System.out.println("调整后：" + Arrays.toString(students));
}运行结果:
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 。
2.8 Cloneable接口 和 深浅拷贝
当我们想要拷贝一个对象的时候，想合法调用 clone 方法, 必须要先实现 Clonable 接口, 否则就会抛出 CloneNotSupportedException 异常。
先来看看Clonable接口的源码：
我们可以发现这个接口并没有什么具体的方法声明，这类接口称为标记接口。使用标记接口的话其实就是给实现类提供一种特殊的“标记”或标识。这种接口的主要作用是让编译器、JVM或其他工具能够识别出某个类具有某些特殊的行为或特性。
那就拿Cloneable举例子，我们先定义一个Person类，并在测试类中实例化：
public class Person {
public String name;
public int age;
Money m = new Money();
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Person person1 = new Person("haotian",20);
}
}现在我们创建一个新对象person2，我们想要拷贝person1给person2。
我们必须先对Person类实现接口Cloneable，才可以实现拷贝
public class Person implements Cloneable{
public String name;
public int age;
Money m = new Money();
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}其实现在Cloneable 拷贝出的对象是一份 "浅拷贝"。我们稍微改一下代码，增加一个类Money。观察下面的代码：
class Money {
public double money = 9.6;
}
public class Person implements Cloneable{
public String name;
public int age;
Money m = new Money();
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}我们执行测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args)
throws CloneNotSupportedException {
Person person1 = new Person("haotian",20);
Person person2 = (Person) person1.clone();
System.out.println(person2.age);
System.out.println(person2.name);
System.out.println(person2.m.money);
person2.m.money = 9.12;
System.out.println(person2.m.money);
System.out.println(person1.m.money);
}
}运行结果：
我们可以发现person2和person1调用到的m是一样的，这和我们理解的拷贝不太一样，我们实际想要的结果是也多拷贝出一份属于person2的m。这样它们两者对于m进行操作是互相不干扰的。
画一个图来理解上面的情况：
那我们如何实现深拷贝呢？
class Money implements Cloneable{
public double money = 9.6;
@Override
protected Object clone ()
throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public class Person implements Cloneable{
public String name;
public int age;
Money m = new Money();
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Person tmp = (Person)super.clone();
tmp.m = (Money) tmp.m.clone();
return tmp;
}
}我们只需要让Money类也实现Cloneable接口，并且根据具体情况“灵活”的重写Person类和Money类的clone方法即可。