一文打盡Java抽象類和介面的相關問題

行人觀學發表於2020-08-04
Java抽象

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本文來介紹Java的抽象類和介面的使用。

1. 抽象類

在前面的文章中提到過：父類比子類更加抽象，子類比父類更加具體。

在《一文打盡Java繼承的相關問題》這篇文章中舉了動物和狗的例子：

public class Animal {
    private String name;
    private int age;

    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Animal() {
    }

    public void say() {
        System.out.println("我是" + name + "，今年" + age + "歲了");
    }

	//getters and setters ...
}

public class Dog extends Animal {

    private String address;

    public Dog(String name, int age, String address) {
        super(name, age);
        this.address = address;
    }

    public Dog() {
    }

    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
    }

    public void watchDoor() {
        System.out.println("我在" + address +"看門...");
    }

	//getters and setters ...
}

上面Dog類很自然地繼承了Animal類，沒毛病！但是仔細琢磨一下Animal類的say()方法。

動物是一個很寬泛的概念，如果寫程式碼表示，我們平常見到的大部分生物都可以繼承該類。如下圖：

有這麼多類繼承Animal類，那Animal類的say()方法這樣寫合適嗎？因為每種動物說話的方式都不同，而動物又是這麼寬泛的一個概念，我們通常會new Dog()或new People()，但很少會去new Animal()。

所以Animal類的say()方法體對其來說就是雞肋一般的存在，因為即使有方法體，也會被其子類重寫。既然這樣那就乾脆不要方法體了。

換句話說，我們將Animal類再進行更高層次地抽象，它具有各種動物都有的屬性，比如name、age，也有各種動物都有的行為，比如say。但是，Animal類並不具體實現該方法，具體的實現交給子類來做。

這樣一來，誰繼承了Animal類，誰就有了它的屬性和行為，子類不用管父類的行為是否合適，因為父類的行為“有名無實”，所以子類只需繼承這些“名”，具體的“實”則由子類來完成。

這樣的Animal類就是抽象類。

下面將上例中的Animal類修改為抽象類，Dog類無需改動：

public abstract class Animal {
    private String name;
    private int age;

    public Animal(String name, int age) {//有參構造器
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public Animal() {//無參構造器
    }

    public abstract void say();//抽象方法

    
    public String getName() {//被具體實現的方法
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
	//getters and setters..
}

下面是抽象類的特點：

（一）抽象類被abstract關鍵字修飾。

public abstract class Animal {
    //......
}

（二）類中沒有方法體的方法叫抽象方法，也需要使用abstract關鍵字修飾。

public abstract void say();//抽象方法

（三）有抽象方法的類一定是抽象類。

（四）沒有抽象方法的類也可以是抽象類。

（五）抽象類中可以有成員變數、構造器、被具體實現的方法。構造器不能是抽象的。

（六）抽象類不能被例項化，但是可以宣告一個抽象類變數

Animal animal = new Animal();//報錯: 'Animal' is abstract; cannot be instantiated
Anima animal;//抽象類變數，可行

我們以前遇到的類，比如Dog類，是用來描述物件的，但抽象類的方法沒有具體實現，所以它沒有足夠的資訊來描述物件，所以抽象類只能被繼承用來描述其子類而不能例項化。

（七）子類擴充套件抽象父類有兩種選擇：

  1. 當子類不是抽象類時，子類必須實現抽象父類的抽象方法：
public class Dog extends Animal {
	//屬性、構造器、其他方法
    
    //實現抽象父類的抽象方法
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("我叫" + super.getName() + "，今年" + super.getAge() + "歲了，家住" + address + "，汪汪汪...");
	}
    
}
  1. 當子類是抽象類時，子類可以實現抽象父類的抽象方法，也可以選擇不實現。
public abstract class Dog extends Animal {
    //屬性、構造器、其他方法
    
    //可以選擇不實現父類的抽象方法
}

2. 介面

2.1. 什麼是介面？

生活中有一種介面是大家每天都在用的，那就是插座。

不管是什麼樣的電器，冰箱、電視、電腦、電風扇，只要買回來，就能插上通電。之所以這麼便利，就是因為電器生產商和插座生產商都遵守了一個生產規範：我把插座生產成這個模樣，你把插頭也生產成這個模樣，我不管你電器內部是啥樣，你也不用管我的插座內部是啥樣，大家把產品生產好，各自賣給客戶，合作愉快，一起賺錢。這些產品如果以後壞了，那就再買一個遵守規範的就能繼續配套使用了。

想一想，如果沒有這個規範，插座和插頭生產的千奇百怪，買回來怎麼用？只能把插座和冰箱拆開，用手接220V的電線了。

換句話說，介面就是生產規範 / 標準，或者雙方遵守的協議，只要雙方都遵守，那麼就能愉快地交流、愉快地合作。

在Java開發中，一個軟體系統肯定不是由一個人完成的，而是由一個團隊完成的。那如何避免甲寫的類乙不能用，乙寫的類丙不能用呢，最後導致甲改了乙的程式碼，乙改了丙的程式碼？事先定好規範（介面），大家都遵守介面，只要我知道你的介面，那麼我不需要知道你的具體程式碼，就能呼叫你的類。

2.2. 介面的使用

掌握關於介面幾個特點就能愉快地寫介面了：

（一）Java中使用inteface關鍵字來宣告一個介面，介面必須是public的，只有公有了才能讓大家遵守：

public interface Runnable {

}

（二）介面中通常寫各種抽象方法，但只宣告，不能寫方法體。

public interface Runnable {
    /*public abstract*/ void run();
}

（三）不必將方法宣告為public abstract ，在介面中的所有方法都預設的是public abstract修飾。

（四）介面中不能有成員變數、靜態程式碼塊。

（五）介面中可以含有常量，常量預設是public static final修飾。

public interface Runnable {
   /*public static final*/ int i = 1;
    void run();
}

（六）類通過implements關鍵字實現介面，必須同時實現介面中的所有方法。

public class Dog implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("跑得飛快");
    }
    
    //......
}

（七）如果實現介面的類是抽象類，可以不用實現介面中的方法。

（八）一個類可以同時繼承類和實現介面。

public class Dog extends Animal implements Runnable {
    //......
}

（九）一個類可以實現多個介面。

public class Dog implements Runnable, Flyable {
    //......
}

（十）介面之間可以繼承，並且允許多繼承。

public interface A {
    //......
}

public interface B extends A, Runnable{
    //......
}

（十一）介面不能被例項化，但是可以宣告一個介面變數。

Runnable runnable = new Runnable();//'Runnable' is abstract; cannot be instantiated
Runnable runnable;//介面變數，可行

3. 總結

抽象類用abstract關鍵字宣告，抽象類中除了可以有抽象方法（用abstract關鍵字宣告）外，還可以有普通類的成員變數、構造器、方法。不能被例項化，但可以宣告抽象類的變數。子類繼承抽象類要實現父類的抽象方法（如果子類是抽象的，則不用實現）。

介面用interface關鍵字宣告，介面中只能有抽象方法、常量（忽略修飾符）。不能被例項化，但可以宣告介面變數。介面之間可以繼承，且允許多繼承。類實現介面使用implements關鍵字，且必須實現介面中的抽象方法（如果類是抽象的，則不用實現）。

總結了抽象類和介面的特點，發現抽象類好像也能作為“介面”使用。那有了抽象類，為什麼還要有介面？

類只能單繼承，如果使用抽象類作為“介面”，這意味著一個類只能遵守一份“介面”，顯然不符合實際。而介面則靈活多了。

4. 關於我

如有錯誤，還請指正。

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