《Java從小白到大牛》之第13章抽象類與接口

《Java從小白到大牛》紙質版已經上架了！！！

設計良好的軟件系統應該具備“可複用性”和“可擴展性”，能夠滿足用戶需求的不斷變更。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。

作爲父類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，那麼不同的用戶需求可能會有矩形或圓形等其他幾何圖形，而onDraw方法只有確定是哪一個子類後才能具體實現。Figure中的onDraw方法不能具體實現，所以只能是一個抽象方法。在Java中具有抽象方法的類稱爲“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示例代碼如下：

//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。

注意如果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，可以有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，否則抽象方法就沒有任何意義，實現抽象類示例代碼如下：

//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(&quot;繪製橢圓形...&quot;);

}

}

//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(&quot;繪製三角形...&quot;);

}

}

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。

調用代碼如下：

//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，在接口中所有的方法都是抽象的。

提示 Java 8之後接口中新增加了默認方法，因此“接口中所有的方法都是抽象的”這個提法在Java 8之後是有待商榷。

接口概念 {#-0}

其實13.1.1節抽象類Figure可以更加徹底，即Figure接口，接口中所有方法都是抽象的，而且接口可以有成員變量。將13.1.1節幾何圖形類改成接口後，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示例代碼如下：

//Figure.java文件

package com.a51work6;

public interface Figure { ①

//接口中靜態成員變量

String name = &quot;幾何圖形&quot;;//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，可以在任何地方訪問。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所有方法。

實現接口Figure示例代碼如下：

//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(&quot;繪製橢圓形...&quot;);

}

}

//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(&quot;繪製三角形...&quot;);

}

}

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。

調用代碼如下：

//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。

注意接口與抽象類一樣都不能被實例化。

接口與多繼承 {#-2}

在C++語言中一個類可以繼承多個父類，但這會有潛在的風險，如果兩個父類在有相同的方法，那麼子類如何繼承哪一個方法呢？這就是C++多繼承所導致的衝突問題。

在Java中只允許繼承一個類，但可實現多個接口。通過實現多個接口方式滿足多繼承的設計需求。如果多個接口中即便有相同方法，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，從類圖中可以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代碼如下：

//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()完全相同。

實現接口InterfaceA和InterfaceB的AB類代碼如下：

//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語言中允許接口和接口之間繼承。由於接口中的方法都是抽象方法，所以繼承之後也不需要做什麼，因此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需要實現InterfaceA和InterfaceB接口中的所有方法。

接口InterfaceA和InterfaceB代碼如下：

//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，並沒有實際意義，因爲它們都是抽象的，都是留給子類實現的。

實現接口InterfaceB的ABC類代碼如下：

//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中所有方法，相當於同時實現InterfaceA和InterfaceB接口。

Java 8新特性默認方法和靜態方法 {#java-8}

在Java 8之前，儘管Java語言中接口已經非常優秀了，但相比其他面向對象的語言而言Java接口存在如下不足之處：

不能可選實現方法，接口的方法全部是抽象的，實現接口時必須全部實現接口中方法，哪怕是有些方法並不需要，也必須實現。
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。接口示例代碼如下：

//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 &quot;這是默認方法...&quot;;

}

// 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。接口中的默認方法類似於類中具體方法，給出了具體實現，只是方法修飾符是default。接口中靜態方法類似於類中靜態方法。

實現接口示例代碼如下：

//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 &quot;實現methodB方法...&quot;;

}

@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。默認方法可以根據需要有選擇實現（覆蓋）。靜態方法不需要實現，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。

調用代碼如下：

//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，只能通過接口名（InterfaceA）調用，不能通過實現類ABC調用，可以這樣理解接口中聲明的靜態方法與其他實現類沒有任何關係。

抽象類與接口區別

經過前面的學習，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。

歸納抽象類與接口區別如下：

接口支持多繼承，而抽象類（包括具體類）只能繼承一個父類。
接口中不能有實例成員變量，接口所聲明的成員變量全部是靜態常量，即便是變量不加public static final修飾符也是靜態常量。抽象類與普通類一樣各種形式的成員變量都可以聲明。
接口中沒有包含構造方法，由於沒有實例成員變量，也就不需要構造方法了。抽象類中可以有實例成員變量，也需要構造方法。
抽象類中可以聲明抽象方法和具體方法。Java 8之前接口中只有抽象方法，而Java 8之後接口中也可以聲明具體方法，具體方法通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之後接口可以聲明抽象方法和具體方法，這就相當於抽象類一樣了嗎？在多數情況下接口不能替代抽象類，例如當需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，因爲維護一個對象的信息和狀態需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

通過對本章的學習，讀者可以瞭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之後的接口的新變化。熟悉抽象類和接口的區別。

《Java從小白到大牛》之第13章抽象類與接口

抽象類

抽象類概念 {#-0}

抽象類聲明和實現 {#-1}

使用接口

接口概念 {#-0}

接口聲明和實現 {#-1}

接口與多繼承 {#-2}

接口繼承 {#-3}

Java 8新特性默認方法和靜態方法 {#java-8}

抽象類與接口區別

本章小結

配套視頻

配套源代碼

與本書免費版對應的還有一個收費版本：

釘釘打卡速度慢

Nginx R31 doc 官方文檔-01-nginx 如何安裝

Qt/C++音視頻開發74-合併標籤圖形/生成yolo運算結果圖形/文字和圖形合併成一個/水印濾鏡

挑戰程序設計競賽 2.2章習題 POJ - 3617 Best Cow Line 貪心

字節面試：MySQL什麼時候鎖表？如何防止鎖表？

.NET8連接SQL SERVER 2008 R2 報：證書鏈是由不受信任的頒發機構頒發的

golang開發環境搭建(win10)

python計算機視覺學習筆記——PIL庫的用法

Golang初學：獲取程序內存使用情況，std runtime

《Java從小白到大牛》之第7章控制語句

《Java從小白到大牛》之第8章數組

我的友情鏈接

《Java從小白到大牛精簡版》之第6章運算符（下）

《Python從小白到大牛》第2篇開發環境搭建

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結

《Java從小白到大牛》之第13章 抽象類與接口

抽象類

抽象類概念 {#-0}

抽象類聲明和實現 {#-1}

使用接口

接口概念 {#-0}

接口聲明和實現 {#-1}

接口與多繼承 {#-2}

接口繼承 {#-3}

Java 8新特性默認方法和靜態方法 {#java-8}

抽象類與接口區別

本章小結

配套視頻

配套源代碼

與本書免費版對應的還有一個收費版本：

《Java從小白到大牛》之第13章抽象類與接口