Java 抽象类
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。
抽象类除了不能实例化对象之外，类的其它功能依然存在，成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。
由于抽象类不能实例化对象，所以抽象类必须被继承，才能被使用。也是因为这个原因，通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。
父类包含了子类集合的常见的方法，但是由于父类本身是抽象的，所以不能使用这些方法。
在 Java 中抽象类表示的是一种继承关系，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。
抽象类
在 Java 语言中使用 abstract class 来定义抽象类。如下实例：
Employee.java 文件代码：
/* 文件名 : Employee.java */
public abstract class Employee
{
private String name;
private String address;
private int number;
public Employee(String name, String address, int number)
{
System.out.println("Constructing an Employee");
this.name = name;
this.address = address;
this.number = number;
}
public double computePay()
{
System.out.println("Inside Employee computePay");
return 0.0;
}
public void mailCheck()
{
System.out.println("Mailing a check to " + this.name
+ " " + this.address);
}
public String toString()
{
return name + " " + address + " " + number;
}
public String getName()
{
return name;
}
public String getAddress()
{
return address;
}
public void setAddress(String newAddress)
{
address = newAddress;
}
public int getNumber()
{
return number;
}
}
注意到该 Employee 类没有什么不同，尽管该类是抽象类，但是它仍然有 3 个成员变量，7 个成员方法和 1 个构造方法。 现在如果你尝试如下的例子：
AbstractDemo.java 文件代码：
/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
public static void main(String [] args)
{
/* 以下是不允许的，会引发错误 */
Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);
System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
e.mailCheck();
}
}
当你尝试编译 AbstractDemo 类时，会产生如下错误：
Employee.java:46: Employee is abstract; cannot be instantiated
Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);
^
1 error
继承抽象类
我们可以通过以下方式继承 Employee 类的属性：
Salary.java 文件代码：
/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
private double salary; //Annual salary
public Salary(String name, String address, int number, double
salary)
{
super(name, address, number);
setSalary(salary);
}
public void mailCheck()
{
System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
System.out.println("Mailing check to " + getName()
+ " with salary " + salary);
}
public double getSalary()
{
return salary;
}
public void setSalary(double newSalary)
{
if(newSalary >= 0.0)
{
salary = newSalary;
}
}
public double computePay()
{
System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
return salary/52;
}
}
尽管我们不能实例化一个 Employee 类的对象，但是如果我们实例化一个 Salary 类对象，该对象将从 Employee 类继承 7 个成员方法，且通过该方法可以设置或获取三个成员变量。
AbstractDemo.java 文件代码：
/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
public static void main(String [] args)
{
Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);
System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
s.mailCheck();
System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
e.mailCheck();
}
}
以上程序编译运行结果如下：
Constructing an Employee
Constructing an Employee
Call mailCheck using Salary reference --
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0
Call mailCheck using Employee reference--
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to John Adams with salary 2400.
抽象方法
如果你想设计这样一个类，该类包含一个特别的成员方法，该方法的具体实现由它的子类确定，那么你可以在父类中声明该方法为抽象方法。
Abstract 关键字同样可以用来声明抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。
抽象方法没有定义，方法名后面直接跟一个分号，而不是花括号。
public abstract class Employee
{
private String name;
private String address;
private int number;
public abstract double computePay();
//其余代码
}
声明抽象方法会造成以下两个结果：
- 如果一个类包含抽象方法，那么该类必须是抽象类。
- 任何子类必须重写父类的抽象方法，或者声明自身为抽象类。
继承抽象方法的子类必须重写该方法。否则，该子类也必须声明为抽象类。最终，必须有子类实现该抽象方法，否则，从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。
如果Salary类继承了Employee类，那么它必须实现computePay()方法：
Salary.java 文件代码：
/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
private double salary; // Annual salary
public double computePay()
{
System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
return salary/52;
}
//其余代码
}
抽象类总结规定
-
抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错)，如果被实例化，就会报错，编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。
-
抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。
-
抽象类中的抽象方法只是声明，不包含方法体，就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。
-
构造方法，类方法（用 static 修饰的方法）不能声明为抽象方法。
-
抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现，除非该子类也是抽象类。
抽象类和接口的区别
1、语法层面上的区别
- 1）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；
- 2）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；
- 3）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；
- 4）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。
2、设计层面上的区别
1）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。
2）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。
下面看一个网上流传最广泛的例子：门和警报的例子：门都有 open() 和 close() 两个动作，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：
abstract class Door {
public abstract void open();
public abstract void close();
}
或者：
interface Door {
public abstract void open();
public abstract void close();
}
但是现在如果我们需要门具有报警 的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：
1）将这三个功能都放在抽象类里面，但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能，但是有的门并不一定具备报警功能；
2）将这三个功能都放在接口里面，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的 open( ) 和 close( )，也许这个类根本就不具备 open( ) 和 close( ) 这两个功能，比如火灾报警器。
从这里可以看出， Door 的 open() 、close() 和 alarm() 根本就属于两个不同范畴内的行为，open() 和 close() 属于门本身固有的行为特性，而 alarm() 属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含 alarm() 行为，Door 设计为单独的一个抽象类，包含 open 和 close 两种行为。再设计一个报警门继承 Door 类和实现 Alarm 接口。
interface Alram {
void alarm();
}
abstract class Door {
void open();
void close();
}
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
void oepn() {
//....
}
void close() {
//....
}
void alarm() {
//....
}
}
