《Java從小白到大牛》之第13章 抽象類與接口

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設計良好的軟件系統應該具有「可複用性」和「可擴展性」，可以知足用戶需求的不斷變動。使用抽象類和接口是實現「可複用性」和「可擴展性」重要的設計手段。

抽象類

Java語言提供了兩種類：一種是具體類；另外一種是抽象了。前面章節接觸的類都是具體類。這一節介紹一下抽象類。

抽象類概念 {#-0}

在13.4.1節介紹多態時候，使用過幾何圖形類示例，其中Figure（幾何圖形）類中有一個onDraw（繪圖）方法，Figure有兩個子類Ellipse（橢圓形）和Triangle（三角形），Ellipse和Triangle覆蓋onDraw方法。

做爲父類Figure（幾何圖形）並不知道在實際使用時有多少個子類，目前有橢圓形和三角形，那麼不一樣的用戶需求可能會有矩形或圓形等其餘幾何圖形，而onDraw方法只有肯定是哪個子類後才能具體實現。Figure中的onDraw方法不能具體實現，因此只能是一個抽象方法。在Java中具備抽象方法的類稱爲「抽象類」，Figure是抽象類，其中的onDraw方法是抽象方法。如圖13-1所示類圖中Figure是抽象類，Ellipse和Triangle是Figure子類實現Figure的抽象方法onDraw。

提示 在UML類圖抽象類和抽象方法字體是斜體的，見圖13-1所示中的Figure類和onDraw方法都是斜體的。

抽象類聲明和實現 {#-1}

在Java中抽象類和抽象方法的修飾符是abstract，聲明抽象類Figure示例代碼以下：

//Figure.java文件

package com.a51work6;

public abstract class Figure { ①

// 繪製幾何圖形方法

public abstract void onDraw(); ②

}

代碼第①行是聲明抽象類，在類前面加上abstract修飾符。代碼第②行聲明抽象方法，方法前面的修飾符也是abstract，注意抽象方法中只有方法的聲明，沒有方法的實現，即沒有大括號（{}）部分。

注意 若是一個方法被聲明爲抽象的，那麼這個類也必須聲明爲抽象的。而一個抽象類中，能夠有0~n個抽象方法，以及0~n具體方法。

設計抽象方法目的就是讓子類來實現的，不然抽象方法就沒有任何意義，實現抽象類示例代碼以下：

//Ellipse.java文件

package com.a51work6;

//幾何圖形橢圓形

public class Ellipse extends Figure {

//繪製幾何圖形方法

@Override

public void onDraw() {

System.out.println("繪製橢圓形...");

}

}

//Triangle.java文件

package com.a51work6;

//幾何圖形三角形

public class Triangle extends Figure {

// 繪製幾何圖形方法

@Override

public void onDraw() {

System.out.println("繪製三角形...");

}

}

上述代碼聲明瞭兩個具體類Ellipse和Triangle，它們實現（覆蓋）了抽象類Figure的抽象方法onDraw。

調用代碼以下：

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

// f1變量是父類類型，指向子類實例，發生多態

Figure f1 = new Triangle();

f1.onDraw();

// f2變量是父類類型，指向子類實例，發生多態

Figure f2 = new Ellipse();

f2.onDraw();

}

}

上述代碼中實例化兩個具體類Triangle和Ellipse，對象f1和f2是Figure引用類型。

注意 抽象類不能被實例化,只有具體類才能被實例化。

使用接口

比抽象類更加抽象的是接口，在接口中全部的方法都是抽象的。

提示 Java 8以後接口中新增長了默認方法，所以「接口中全部的方法都是抽象的」這個提法在Java 8以後是有待商榷。

接口概念 {#-0}

其實13.1.1節抽象類Figure能夠更加完全，即Figure接口，接口中全部方法都是抽象的，並且接口能夠有成員變量。將13.1.1節幾何圖形類改爲接口後，類圖如圖13.2所示。

提示 在UML類圖中接口的圖標是「I」，見圖13-2所示中的Figure接口。類的圖標是「C」，見圖13-2所示中的Triangle接口。

接口聲明和實現 {#-1}

在Java中接口的聲明使用的關鍵字是interface，聲明接口Figure示例代碼以下：

//Figure.java文件

package com.a51work6;

public interface Figure { ①

//接口中靜態成員變量

String name = "幾何圖形";//省略public static final ②

// 繪製幾何圖形方法

void onDraw(); //省略public ③

}

代碼第①行是聲明Figure接口，聲明接口使用interface關鍵字，interface前面的修飾符是public或省略。public是公有訪問級別，能夠在任何地方訪問。省略是默認訪問級別，只能在當前包中訪問。

代碼第②行聲明接口中的成員變量，在接口中成員變量都靜態成員變量，即省略了public static final修飾符。代碼第③行是聲明抽象方法，即省略了public關鍵字。

某個類實現接口時，要在聲明時使用implements關鍵字，當實現多個接口之間用逗號（,）分隔。實現接口時要實現接口中聲明的全部方法。

實現接口Figure示例代碼以下：

//Ellipse.java文件

package com.a51work6.imp;

import com.a51work6.Figure;

//幾何圖形橢圓形

public class Ellipse implements Figure {

//繪製幾何圖形方法

@Override

public void onDraw() {

System.out.println("繪製橢圓形...");

}

}

//Triangle.java文件

package com.a51work6.imp;

import com.a51work6.Figure;

//幾何圖形三角形

public class Triangle implements Figure {

// 繪製幾何圖形方法

@Override

public void onDraw() {

System.out.println("繪製三角形...");

}

}

上述代碼聲明瞭兩個具體類Ellipse和Triangle，它們實現了接口Figure中的抽象方法onDraw。

調用代碼以下：

//HelloWorld.java文件

import com.a51work6.imp.Ellipse;

import com.a51work6.imp.Triangle;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

// f1變量是父類類型，指向子類實例，發生多態

Figure f1 = new Triangle();

f1.onDraw();

System.out.println(f1.name); ①

System.out.println(Figure.name); ②

// f2變量是父類類型，指向子類實例，發生多態

Figure f2 = new Ellipse();

f2.onDraw();

}

}

上述代碼中實例化兩個具體類Triangle和Ellipse，對象f1和f2是Figure接口引用類型。接口Figure中聲明瞭成員變量，它是靜態成員變量，代碼第①行和第②行是訪問name靜態變量。

注意 接口與抽象類同樣都不能被實例化。

接口與多繼承 {#-2}

在C++語言中一個類能夠繼承多個父類，但這會有潛在的風險，若是兩個父類在有相同的方法，那麼子類如何繼承哪個方法呢？這就是C++多繼承所致使的衝突問題。

在Java中只容許繼承一個類，但可實現多個接口。經過實現多個接口方式知足多繼承的設計需求。若是多個接口中即使有相同方法，它們也都是抽象的，子類實現它們不會有衝突。

圖13-3所示是多繼承類圖，其中的有兩個接口InterfaceA和InterfaceB，從類圖中能夠見兩個接口中都有一個相同的方法void methodB()。AB實現了這兩個接口，繼承了Object父類。

接口InterfaceA和InterfaceB代碼以下：

//InterfaceA.java文件

package com.a51work6;

public interface InterfaceA {

void methodA();

void methodB();

}

//InterfaceB.java文件

package com.a51work6;

public interface InterfaceB {

void methodB();

void methodC();

}

從代碼中可見兩個接口都有兩個方法，其中方法methodB()徹底相同。

實現接口InterfaceA和InterfaceB的AB類代碼以下：

//AB.java文件

package com.a51work6.imp;

import com.a51work6.InterfaceA;

import com.a51work6.InterfaceB;

public class AB extends Object implements InterfaceA, InterfaceB { ①

@Override

public void methodC() {

}

@Override

public void methodA() {

}

@Override

public void methodB() { ②

}

}

在AB類中的代碼第②行實現methodB()方法。注意在AB類聲明時，實現兩個接口，接口之間使用逗號（，）分隔，見代碼第①行。

接口繼承 {#-3}

Java語言中容許接口和接口之間繼承。因爲接口中的方法都是抽象方法，因此繼承以後也不須要作什麼，所以接口之間的繼承要比類之間的繼承簡單的多。如同4-4所示，其中InterfaceB繼承了InterfaceA，在InterfaceB中還覆蓋了InterfaceA中的methodB()方法。ABC是InterfaceB接口的實現類，從圖可見ABC須要實現InterfaceA和InterfaceB接口中的全部方法。

接口InterfaceA和InterfaceB代碼以下：

//InterfaceA.java文件

package com.a51work6;

public interface InterfaceA {

void methodA();

void methodB();

}

//InterfaceB.java文件

package com.a51work6;

public interface InterfaceB extends InterfaceA {

@Override

void methodB();

void methodC();

}

InterfaceB繼承了InterfaceA，聲明時也使用extends關鍵字。InterfaceB 中的methodB()覆蓋了InterfaceA，事實上在接口中覆蓋方法，並無實際意義，由於它們都是抽象的，都是留給子類實現的。

實現接口InterfaceB的ABC類代碼以下：

//ABC.java文件

package com.a51work6.imp;

import com.a51work6.InterfaceB;

public class ABC implements InterfaceB {

@Override

public void methodA() {

}

@Override

public void methodB() {

}

@Override

public void methodC() {

}

}

ABC類實現了接口InterfaceB，事實上是實現InterfaceA和InterfaceB中全部方法，至關於同時實現InterfaceA和InterfaceB接口。

Java 8新特性默認方法和靜態方法 {#java-8}

在Java 8以前，儘管Java語言中接口已經很是優秀了，但相比其餘面向對象的語言而言Java接口存在以下不足之處：

1. 不能可選實現方法，接口的方法所有是抽象的，實現接口時必須所有實現接口中方法，哪怕是有些方法並不須要，也必須實現。
2. 沒有靜態方法。

針對這些問題，Java 8在接口中提供了聲明默認方法和靜態方法的能力。接口示例代碼以下：

//InterfaceA.java文件

package com.a51work6;

public interface InterfaceA {

void methodA();

String methodB();

// 默認方法

default int methodC() {

return 0;

}

// 默認方法

default String methodD() {

return "這是默認方法...";

}

// 靜態方法

static double methodE() {

return 0.0;

}

}

在接口InterfaceA中聲明瞭兩個抽象方法methodA和methodB，兩個默認方法methodC和methodD，還有聲明瞭靜態方法methodE。接口中的默認方法相似於類中具體方法，給出了具體實現，只是方法修飾符是default。接口中靜態方法相似於類中靜態方法。

實現接口示例代碼以下：

//ABC.java文件

package com.a51work6.imp;

import com.a51work6.InterfaceA;

public class ABC implements InterfaceA {

@Override

public void methodA() {

}

@Override

public String methodB() {

return "實現methodB方法...";

}

@Override

public int methodC() {

return 500;

}

}

實現接口時接口中原有的抽象方法在實現類中必須實現。默認方法能夠根據須要有選擇實現（覆蓋）。靜態方法不須要實現，實現類中不能擁有接口中的靜態方法。

上述代碼中ABC類實現了InterfaceA接口，InterfaceA接口中的兩個默認方法ABC只是實現（覆蓋）了methodB。

調用代碼以下：

//HelloWorld.java文件

package com.a51work6.imp;

import com.a51work6.InterfaceA;

public class HelloWorld {

public static void main(String[] args) {

//聲明接口類型，對象是實現類，發生多態

InterfaceA abc = new ABC();

// 訪問實現類methodB方法

System.out.println(abc.methodB());

// 訪問默認方法methodC

System.out.println(abc.methodC()); ①

// 訪問默認方法methodD

System.out.println(abc.methodD()); ②

// 訪問InterfaceA靜態方法methodE

System.out.println(InterfaceA.methodE()); ③

}

}

運行結果：

實現methodB方法...

500

這是默認方法...

0.0

從運行結果可見，代碼第①行調用默認方法methodC，是調用類AB中的實現。代碼第②行調用默認方法methodD，是調用接口InterfaceA中的實現。代碼第③行調用接口靜態方法，只能經過接口名（InterfaceA）調用，不能經過實現類ABC調用，能夠這樣理解接口中聲明的靜態方法與其餘實現類沒有任何關係。

抽象類與接口區別

通過前面的學習，廣大讀者應該對於抽象類和接口所瞭解，可能會有這樣的疑問抽象類和接口有什麼區別？本節就回答這個問題。

概括抽象類與接口區別以下：

1. 接口支持多繼承，而抽象類（包括具體類）只能繼承一個父類。
2. 接口中不能有實例成員變量，接口所聲明的成員變量所有是靜態常量，即使是變量不加public static final修飾符也是靜態常量。抽象類與普通類同樣各類形式的成員變量均可以聲明。
3. 接口中沒有包含構造方法，因爲沒有實例成員變量，也就不須要構造方法了。抽象類中能夠有實例成員變量，也須要構造方法。
4. 抽象類中能夠聲明抽象方法和具體方法。Java 8以前接口中只有抽象方法，而Java 8以後接口中也能夠聲明具體方法，具體方法經過聲明默認方法實現。

提示 學習了接口默認方法後，有些讀者還會有這樣的疑問，Java 8以後接口能夠聲明抽象方法和具體方法，這就至關於抽象類同樣了嗎？在多數狀況下接口不能替代抽象類，例如當須要維護一個對象的信息和狀態時只能使用抽象類，而接口不行，由於維護一個對象的信息和狀態須要存儲在實例成員變量中，而接口中不能聲明實例成員變量。

本章小結

經過對本章的學習，讀者能夠了解抽象類和接口的概念，掌握如何聲明抽象類和接口，如何實現抽象類和接口。瞭解Java 8以後的接口的新變化。熟悉抽象類和接口的區別。

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http://edu.51cto.com/topic/1246.html

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