【Java SE】 带你走近Java的抽象类与接口

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下一章：【Java SE】 带你在String类世界中遨游！！！

文章目录

  • 前言
    • 1.抽象类
    • 1.1抽象类的概念
    • 1.2抽象类的语法
    • 1.3抽象类的特性
    • 1.4抽象类的作用
      • 2.接口
    • 2.1 接口的概念
    • 2.2 语法规则
    • 2.3 接口使用
    • 2.4 接口特性
    • 2.5 实现多个接口
    • 2.6 接口间的继承

前言

上一篇文章我们讲了Java中的两大特性：继承和多态，在多态中父类的方法被子类重写，在程序执行的时候，因为动态绑定的原因不会去访问父类的被重写的方法，那么父类的方法里面的内容是不是可以直接不写 ，这样使得代码简洁。不写要不要加什么关键字呢？接下来让我们来学习抽象类吧！

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，比如：
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说明;
1.Animal是动物类，每一个动物都会叫，但每一种动物都有不同的叫法，由于Animal不是一种具体的动物，所以内部无法具体实现bark()方法。
2.Dog是狗类，首先狗是动物，因此和Animal有继承关系，其次狗是一种具体的动物，狗的叫法是汪汪汪叫，可以在bark()方法具体实现。
3.Dog是猫类，首先猫是动物，因此和Animal有继承关系，其次猫是一种具体的动物，猫的叫法是喵喵喵叫，可以在bark()方法具体实现。
最后Animal可以设计为抽象类

我们回到上面前言中的问题，那么不具体实现方法的我们可以设计为抽象方法比如Animal类中bark()方法，包含抽象方法的类我们称为抽象类。

1.2抽象类的语法

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。

//被abstract修饰的抽象类
public abstract class Animal {
    public String name;
    //被abstract修饰的抽象方法，没有具体的实现体
    public abstract void bark();
}
public class Cat extends Animal{
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"喵喵喵叫");
    }
}
public class Dog extends Animal{
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"汪汪汪叫");
    }
}

注意：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抽象类的特性

  1. 抽象类不能直接实例化对象
Shape shape = new Shape();
// 编译出错
//Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化
  1. 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
  1. 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static
  1. 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
//被abstract修饰的抽象类
public abstract class Animal {
    public String name;
    //被abstract修饰的抽象方法，没有具体的实现体
    public abstract void bark();
}
public class Cat extends Animal{
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"喵喵喵叫");
    }
}
public class Dog extends Animal{
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"汪汪汪叫");
    }
}
  1. 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
  2. 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
//被abstract修饰的抽象类
public abstract class Animal {
    public String name;
    //被abstract修饰的抽象方法，没有具体的实现体
    public abstract void bark();
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
public class Cat extends Animal{
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"喵喵喵叫");
    }
}
public class Dog extends Animal{
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void bark() {
        System.out.println(this.name+"汪汪汪叫");
    }
}

1.4抽象类的作用

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.最后我提一句在程序猿中有一句话叫做:存在即合理！！！

2.接口

2.1 接口的概念

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
}

提示:

  1. 创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头.
  2. 接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词.
  3. 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{
// ...
}

注意：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。

下面我实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子
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

//电脑类
public class Computer {
    //打开电脑
    public void OpenOn() {
        System.out.println("打开电脑");
    }
    //打开鼠标和键盘设置
    public void Device(Iusb iusb) {
        if(iusb instanceof Mouse) {
            Mouse mouse = (Mouse) iusb;
            mouse.openDevice();
            mouse.click();
            mouse.closeDevice();
        }
        if(iusb instanceof  KeyBoard) {
            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard) iusb;
            keyBoard.openDevice();
            keyBoard.knock();
            keyBoard.closeDevice();
        }
    }
    //关闭电脑
    public void OpenOff() {
        System.out.println("关闭电脑");
    }
}
//鼠标类
public class Mouse implements Iusb{
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }
    public void click() {
        System.out.println("点击鼠标");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }
}

//键盘类
public class KeyBoard implements Iusb{

    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘");
    }
    public void knock() {
        System.out.println("敲击键盘");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }
}
//Usb接口
public interface Iusb {
    //打开设置
    void openDevice();
    //关闭设置
    void closeDevice();
}

//测试
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        //打开电脑
        computer.OpenOn();
        //打开鼠标设置
        computer.Device(new Mouse());
        //打开键盘设置
        computer.Device(new KeyBoard());
        //关闭电脑
        computer.OpenOff();
    }
}

结果：
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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

public class TestUSB {
public static void main(String[] args) {
USB usb = new USB();
}
}
// Error:(10, 19) java: day20210915.USB是抽象的; 无法实例化

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)

public interface USB {
// Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符private
private void openDevice();
void closeDevice();
}

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

public interface USB {
void openDevice();
// 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法
// Error:(5, 23) java: 接口抽象方法不能带有主体
void closeDevice(){
System.out.println("关闭USB设备");
}
}

4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

public interface USB {
void openDevice(); // 默认是public的
void closeDevice(); // 默认是public的
}
public class Mouse implements USB {
@Override
void openDevice() {
System.out.println("打开鼠标");
}
// ...
}
// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符
// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

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：Error:(12, 12) java: 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();
}
  1. 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
  2. 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
  3. jdk8中：接口中还可以包含default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，我们可以通过接口来将不同的动物所特有的特性放在不同的接口中。下面我们来实现一下狗，鱼，鸟，青蛙(两栖)，鸭子(能跑能游能飞)：

//动物父类
public abstract class Animal {
    public String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//狗
public class Dog extends Animal implements Irun{

    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(super.name+"用两条腿在跑");
    }
}

//鱼
public class Fish extends Animal implements Iswim{

    public Fish(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(super.name+"用鱼鳍在水中游");
    }
}

//鸟
public class Bird extends Animal implements Ifly{

    public Bird(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(super.name+"用翅膀在空中飞");
    }
}

//青蛙
public class Flog extends Animal implements Irun,Iswim{

    public Flog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(super.name+"用两条腿在陆地上跳");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(super.name+"用两条腿在水中游");
    }
}

//鸭子
public class Duck extends Animal implements Irun,Iswim,Ifly{

    public Duck(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(super.name+"用翅膀在空中飞");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(super.name+"用鸭掌在路上走");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(super.name+"在水中游来游去");
    }
}

//存放跑的方法的接口
public interface Irun {
    void run();
}

//存放游的方法的接口
public interface Iswim {
    void swim();
}

//存放飞的方法的接口
public interface Ifly {
    void fly();
}
//测试类
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("小黄");
        dog.run();
        Fish fish = new Fish("小鱼儿");
        fish.swim();
        Bird bird = new Bird("布谷");
        bird.fly();
        Flog flog = new Flog("蛙蛙");
        flog.run();
        flog.swim();
        Duck duck = new Duck("唐老鸭");
        duck.fly();
        duck.run();
        duck.swim();
    }
}

结果：
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上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口.
继承表达的含义是 is - a 语义, 而接口表达的含义是 具有 xxx 特性 。

2.6 接口间的继承

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，接口与接口之间可以多继承。即：用接口可以达到多继承的目的。
接口可以继承一个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字。
就比如青蛙和鸭子这两种动物都不仅仅只有一种方式移动。

//IAmphibious接口
public interface IAmphibious extends Iswim,Irun{
    void run();
    void swim();
}
//ThreeManner接口
public interface ThreeManner extends Irun,Ifly,Iswim{
    void fly();
    void run();
    void swim();
}
//Duck类
public class Duck extends Animal implements ThreeManner{

    public Duck(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(super.name+"用翅膀在空中飞");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(super.name+"用鸭掌在路上走");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(super.name+"在水中游来游去");
    }
}
//Folg类
public class Flog extends Animal implements IAmphibious{

    public Flog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(super.name+"用两条腿在陆地上跳");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(super.name+"用两条腿在水中游");
    }
}

结尾：
希望大家可以给我点点关注，点点赞，你们的支持就是我的最大鼓励。🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹🌹

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