JAVA 面向对象 (十)-- 接口和抽象类

引言：上一章我们详细的学习了 java 中的继承，java 中的继承是单继承的，这样就会导致一个问题，如果一个类同时想调用另外两个类的相关内容，作为单继承是无法实现的，怎么办呢？java 提供了另一种方式-接口来解决这个问题。

一、抽象方法：

在继承过程中，子类重写父类的同名方法，我们发现一个问题，父类方法的方法体没有任何意义，那么是否可以省略呢？答案是肯定的，可以省略，省略方法体的方法为抽象方法。

1.定义：

抽象方法是一种特殊的方法：该方法被 abstract 修饰,它只有声明，而没有具体的实现。抽象方法的声明格式为：

权限修饰符   返回值类型  方法名(参数列表);   //没有方法体

如上一章我们父类 Animal 定义一个打印方法，打印的具体实现不知道，代码如下：

public abstract void print();   //抽象方法，没有方法体实现

小结：

• 被 abstract 修饰，没有方法体的方法称为抽象方法；

• 抽象方法必须存在于抽象类中，不能存在于非抽象类；

• 抽象方法必须在其子类中实现，除非子类也是抽象类；

二、抽象类：

1.定义：

被 abstract 修饰的类称为抽象类，如果一个类包含有抽象方法，则该类一定是抽象类，反之一个类如果是抽象类，不一定包含抽象方法。

abstract  类名{...}

如定义 Animal 为抽象类：

abstract Animal{  //属性和方法省略...}

2.抽象类作用：

抽象类就是为了继承而存在的，如果你定义了一个抽象类，却不去继承它，那么等于白白创建了这个抽象类，因为你不能用它来做任何事情。对于一个父类，如果它的某个方法在父类中实现出来没有任何意义，必须根据子类的实际需求来进行不同的实现，那么就可以将这个方法声明为 abstract 方法，此时这个类也就成为 abstract 类了。

包含抽象方法的类称为抽象类，但并不意味着抽象类中只能有抽象方法，它和普通类一样，同样可以拥有成员变量和普通的成员方法，抽象类和普通类的区别：

• 抽象方法必须为 public 或者 protected（因为如果为 private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法），默认情况下默认为 public。

• 抽象类不能用来创建对象；

• 如果一个类继承于一个抽象类，则子类必须实现父类的抽象方法。如果子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为为 abstract 类。

其他方面，抽象类和普通没有区别，一般抽象类用于继承中提高扩展性。

3.抽象类具体使用：

同样以上一章节动物案例为例，作为父类 Animal 的 print 方法需要通过具体的子类进行实现，所以在父类中没有任何意思，那么我们可以将该方法定义为抽象方法，如果一个类中有抽象方法，则该类一定是抽象类，则代码如下:

抽象父类：

package cn.hz;
/** * @author hz * @version 1.0 * * 父类：动物类--抽象类 */public abstract class Animal { ;    private String name;    //属性：昵称    private Integer health; //属性：健康值    private Integer love;   //属性：亲密度
    //省略相应set/get方法及构造方法...
    //定义抽象方法-打印    public abstract void print();
}

非抽象子类：

package cn.hz;
/** * @author hz * @version 1.0 * * 子类：狗的类--非抽象子类 */public class Dog extends  Animal{    private String strain;  //属性：子类新添属性        public String getStrain() {        return strain;    }
    public void setStrain(String strain) {        this.strain = strain;    }
    //子类重写父类抽象方法    @Override    public void print() {        System.out.println("狗的相关信息"+getName()+"..."+getStrain());    }}

通过上述例子分析，抽象父类定义抽象方法，非抽象子类实现抽象方法，这样既能达到代码的规范性，又能实现代码的扩展性。

小结：

• 如果一个类中含有抽象方法，该类一定是抽象类，该类必须被 abstract 修饰；

• 如果一个类是抽象类，该类可以含有抽象方法和非抽象方法

• 如果一个类为抽象类，则该类不能被实例化，必须通过该类的非抽象子类进行实例化

三、接口：

java 中的继承是单继承的，为了提高扩展性，java 提供了一种机制接口，什么是接口呢？

1.接口的定义：

接口，英文称作 interface，在软件工程中，接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里，我们可以体会到 Java 语言设计者的初衷，它是对行为的抽象。

接口表示一种能力，一种规范

interface 接口名{...}

如定义一个对数据操作的 CRUD 接口，代码如下：

interface CRUD{  //省略属性和方法...}

接口中可以含有 变量和方法。但是要注意，接口中的变量会被隐式地指定为 public static final 变量（并且只能是 public static final 变量，用 private 修饰会报编译错误），而方法会被隐式地指定为 public abstract 方法且只能是 public abstract 方法（用其他关键字，比如 private、protected、static、 final 等修饰会报编译错误），并且接口中所有的方法不能有具体的实现，也就是说，接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别，接口是一种极度抽象的类型，它比抽象类更加“抽象”，并且一般情况下不在接口中定义变量。

2.接口的实现：

接口定义完后需要通过实现类实现，语法如下：

实现类  implements 接口{  //所有接口的抽象方法的实现}

如上方定义的数据库操作的接口 CRUD,实现类 CRUDDao 代码如下：

public class CRUDDao implements CRUD {    //CURD中所有抽象方法的实现}

实现类中的方法一定是非抽象方法。

3.接口的特性：

java 中类继承为单继承，java 中接口为多继承，多实现的。

如现在我们定义两个父接口,一个父类：

//父接口Apublic interface A {    //内容省略...}

//父接口Bpublic interface B {    //内容省略}

//父类public class AA{  //内容省略}

**接口多继承：**定义接口 C 可以同时继承于 A,B 接口

//子接口public interface C extends A,B {    //内容省略}

**类多实现：**定义实现类 Demo1 可以同时实现 A,B 接口

public class Demo implements A,B{  //内容省略}

不管是类的多实现还是接口的多继承，一定注意多个接口之间使用","隔开。

类的单继承及接口的多实现: 定义实现类 Demo2 继承父类 AA,并实现 A,B 接口

public class Demo2  extends AA  implements A,B {    //内容省略...}

注意：

• 如果一个类既继承了一个类，又实现了接口，则继承一定在前面，不能交换顺序。

• 如果一个实现类既继承一个抽象类又实现了接口，则该实现类一定要将抽象类和接口中的所有抽象方法全部实现。

• 类的实现是可以多实现的，但是类的继承一定是单继承，接口的继承可以是多继承

4.接口的具体使用：

通过以上学习，可能大家对应接口的理解已经比较深刻，那么接口到底如何使用呢,接下来我们通过一个例子进行具体讲解。

需求： 通过编写实现防盗门的功能，并可以进行后续扩展。

分析： 门有“开”和“关”的功能，锁有“上锁”和“开锁”的功能，防盗门含有两者共同的功能，将门和防盗门定义为抽象类，防盗门将门和锁继承即可，但是 java 类的继承为单继承，无法支持多继承，如果实现上述功能呢？

• 将门定义为抽象类，锁定义为接口

• 防盗门继承门，实现锁的接口

类图：

代码实现：

package cn.hz;
/** * 定义门的类--抽象类 * @author hz * @version 1.0 */public abstract class Door {    private String type;    public String getType() {        return type;    }    public void setType(String type) {        this.type = type;    }
    /**     * 定义关门的方法     */    public abstract void close();
    /**     * 定义开门的方法     */    public abstract  void open();}

package cn.hz;
/** * 定义锁为接口 */public interface Lock {    /**     * 上锁的方法     */    public void  lockUp();
    /**     * 开锁的方法     */    public void  openLock();
}

package cn.hz;
/** * @author hz * @version 1.0 */public class TheftproofDoor extends  Door implements  Lock{    @Override    public void close() {        System.out.println("轻轻拉门，门关上了");    }
    @Override    public void open() {        System.out.println("用力推门，门打开");    }
    @Override    public void lockUp() {        System.out.println("插入钥匙，向右旋转三圈，锁上了，拔出钥匙");    }
    @Override    public void openLock() {        System.out.println("插入钥匙，向右旋转三圈，锁开了，拔出钥匙");    }}

package cn.hz;
/** * @author hz * @version 1.0 */public class DoorTest {    public static void main(String[] args) {        //创建防盗门对象        TheftproofDoor door=new TheftproofDoor();        door.setType("玻璃");
        door.openLock();        door.open();
        door.takePictures();
        door.close();        door.lockUp();    }}

以上通过抽象类门和接口锁组合防盗门，从而提高的代码的扩展性，如现在需要对防盗名添加一个新功能-门铃功能，那么我们只需要在制作一个门铃接口即可：

package cn.hz;
/** * 定义一个门铃的接口 */public interface DoorBell {    /**     * 定义个拍照存档功能的方法     */    public  void takePictures();}

而作为实现类防盗门只需要实现新的接口即可，对我们之前内容不影响，代码如下：

package cn.hz;
/** * @author hz * @version 1.0 */public class TheftproofDoor extends  Door implements  Lock,DoorBell{    @Override    public void close() {        System.out.println("轻轻拉门，门关上了");    }
    @Override    public void open() {        System.out.println("用力推门，门打开");    }
    @Override    public void lockUp() {        System.out.println("插入钥匙，向右旋转三圈，锁上了，拔出钥匙");    }
    @Override    public void openLock() {        System.out.println("插入钥匙，向右旋转三圈，锁开了，拔出钥匙");    }
    @Override    public void takePictures() {        System.out.println("卡...卡....拍照存档");    }}

通过这个例子我们可以看出接口和实现类的使用还是有一定区别的，那么他们有哪些相同点和不同点呢？

四、抽象类和接口对比：

1.抽象类和接口的相同点：

• 抽象方法和接口都不能被实例化，但可以定义抽象类和接口类型的引用。

2.语法层面上的区别:

• 抽象类可以提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在 public abstract 方法；

• 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是 public static final 类型的；

• 接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类可以有静态代码块和静态方法；

• 一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

3.设计层面上的区别：

• 抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类 Airplane，将鸟设计为一个类 Bird，但是不能将 飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口 Fly，包含方法 fly( )，然后 Airplane 和 Bird 分别根据自己的需要实现 Fly 这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承 Airplane 即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承 Bird 类即可。从这里可以看出，继承是一个 "是不是"的关系，而 接口 实现则是 "有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口

• 设计层面不同，抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计。什么是模板式设计？最简单例子，大家都用过 ppt 里面的模板，如果用模板 A 设计了 ppt B 和 ppt C，ppt B 和 ppt C 公共的部分就是模板 A 了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板 A 就可以了，不需要重新对 ppt B 和 ppt C 进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。