【JAVA】抽象类与接口--上

简介: 【JAVA】抽象类与接口--上

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。


举例说明一下:

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  1. 上图中的矩形、三角形、圆形都是图形,因此和Shape类的惯性应该是继承关系。
  2. 虽然图形图Shape中也存在draw的方法,但由于Shape类并不是具体的图形,因此其内部的draw方法实际是没有办法实现的。
  3. 由于Shape类没有办法描述一个具体的图形,导致其draw()方法无法具体实现,因此可以将Shape类设计为 “抽象类”。

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  1. 上图中Animal是动物类,每个动物都有叫的方法,但由于Animal不是一个具体的动物,因此其内部bark()方法无法具体实现。
  2. Dog是狗类,首先狗是动物,因此与Animal是继承关系,其次狗是一种具体的动物,狗叫:汪汪汪,其bark()可以实现。
  3. Cat是猫类,首先猫是动物,因此与Animal是继承关系,其次猫是一种具体的动物,猫叫:喵喵喵,其bark()可以实现。
  4. 因此: Animal可以设计为"抽象类"。

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(abstractmethod),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。


例如:

// 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
public double getArea(){
  return area;
}
protected double area; // 面积
}

🍩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 抽象类特性

1.抽象类不能直接实例化对象

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2.抽象方法不能是 private 的

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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

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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


 public abstract class Shape {
        abstract public void draw();
        abstract void calcArea();
        public double getArea(){
             return area;
        }
        protected double area; // 面积
 }
// 矩形类
public class Rect extends Shape {
  private double length;
  private double width;
  Rect(double length, double width){
    this.length = length;
    this.width = width;
  }
  public void draw(){
    System.out.println("矩形: length= "+length+" width= " + width);
  }
  public void calcArea(){
    area = length * width;
  }
}
// 圆类:
public class Circle extends Shape{
  private double r;
  final private static double PI = 3.14;
  public Circle(double r){
    this.r = r;
  }
  public void draw(){
    System.out.println("圆:r = "+r);
  }
  public void calcArea(){
    area = PI * r * r;
  }
}
// 三角形类:
public abstract class Triangle extends Shape {
  private double a;
  private double b;
  private double c;
@Override
  public void draw() {
    System.out.println("三角形:a = "+a + " b = "+b+" c = "+c);
  }
//@Override
//double calcArea(); // 编译失败:要么实现该抽象方法,要么将三角形设计为抽象类
}

5.抽象类中不一定包含抽象方法,但public class

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 抽象类作用

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。


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

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

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
}

注:


  • 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。

2.3 接口使用

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{
  // ...
}

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。


实例:实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘


  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
// 测试类:测试代码正确性
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();
    }
}
// USB接口
public interface USB {
    void openDevice();
    void closeDevice();
}
// 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();
    }
}
// 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");
    }
}

🍤 运行结果:

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这个运行说明了我们的代码能够正常运行。


2.4 接口特性

1.接口类型是一种引用类型,但是不能直接new接口的对象

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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)

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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

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4.重写接口中方法时,不能使用默认的访问权限

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5.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
    // 编译报错: 无法为最终变量brand分配值
    USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性
  }
}

6.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(){
  }
  {} // 编译失败
  void openDevice();
  void closeDevice();
}

7.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

8.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

9.jdk8中:接口中还可以包含default方法。


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