一篇文章快速瞭解Java中的抽象類,接口和內部類(含JDK8接口新特性)

一 .抽象類

1. 介紹

1.1基本用法

隨着繼承層次中一個個新子類的定義,類變得越來越具體,而父類則更一般,更通用。類的設計應該保證父類和子類能夠共享特徵。有時將一個父類設計得非常抽象,以至於它沒有具體的實例,這樣的類叫做抽象類。

  • 用abstract關鍵字來修飾一個類,這個類叫做抽象類。
    比如:abstract class A{ }

  • 用abstract來修飾一個方法,該方法叫做抽象方法。

    • 抽象方法:只有方法的聲明,沒有方法的實現。以分號結束:比如:public abstract void talk();

1.2 抽象類的匿名子類

以下代碼中的Person類是一個抽象類

① 非匿名的類非匿名的對象

		Worker worker = new Worker();
		method1(worker);//非匿名的類非匿名的對象

② 非匿名的類匿名的對象

method1(new Worker());

③ 匿名子類的對象

            Person p = new Person(){//Person是一個抽象類,不能實例化,這兒運用了多態的性質
			@Override
			public void eat() {
				System.out.println("喫東西");
			}
		};
		
		method1(p);

④ 匿名子類的匿名對象

method1(new Person(){
			@Override
			public void eat() {
				System.out.println("喫好喫東西");
			}
		});

2. 注意事項

  • 抽象類中一定有構造器,便於子類實例化時調用(涉及:子類對象實例化的全過程)
  • 抽象方法不能包含在非抽象類中。如果抽象父類的子類不能實現所有的抽象方法,那麼子類也必須定義爲抽象的。換句話說,在抽象類擴展的非抽象子類中,必須實現所有的抽象方法。還要注意到,抽象方法是非靜態的。
  • 不能用abstract修飾變量、代碼塊、構造器。
  • 不能用abstract修飾私有方法、靜態方法、final的方法、final的類。但是可以有靜態方法,靜態方法的好處是不實例化就可由抽象類或子類類名直接調用
  • 可以定義一個抽象類的對象變量,但是他只能引用非抽象類的對象。 如下代碼,這裏的p是一個抽象類Person的變量,Person引用了一個非抽象子類Student的實例。
Person p = new Student("John");
  • 即使子類的父類是具體的,這個子類也可以是抽象的。

  • 不能使用 new 操作符從一個抽象類創建一個實例,但是抽象類可以用作一種數據類
    型。因此,下面的語句創建一個元素是 CeometricObject 類型的數組是正確的:

GeometricObject[] objects = new CeometricObject[10];
    然後可以創建一個 CeometricObject 的實例,並將它的引用陚值給數組,如下所示: 
objects[0] =new Circle();

關於構造器與靜態方法的代碼如下:

abstract class AbstractClass{
    /**
     * 輸出
     */
    abstract void print();

    /**
     *
     */
    public AbstractClass() {//抽象類中可以定義構造器,雖然不能初始化,可以被子類繼承
        System.out.println("abstract class");
    }
    public static void staticAbstractMethod() {
        System.out.println("I am static method");
    }
}
/**
 * @author sir
 */
public class AbstractClassTest extends AbstractClass{
    public AbstractClassTest() {
        System.out.println("子類構造器");
    }
    @Override
    void print() {
        System.out.println("test");
    }
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClassTest.staticAbstractMethod();//抽象類中可以定義靜態方法,可直接由類名調用
        AbstractClass.staticAbstractMethod();
        new AbstractClassTest().print();
    }

}

輸出結果:
在這裏插入圖片描述

二. 接口

1.介紹

1.1 基本用法

接口是一種與類相似的結構,它在許多方面都與抽象類很相似,但是它的目的是指明相關或者不相關類的多個對象的共同行爲。接口就是規範,定義的是一組規則,體現了現實世界中“如果你是/要…則必須能…”的思想。繼承是一個"是不是"的關係,而接口實現則是 "能不能"的關係。
語法:

修飾符 interface 接口名 {
 /** 常量聲明 */
  /** 方法簽名 */
}

定義Java類的語法格式:先寫extends,後寫implements

 class SubClass extends SuperClass implements InterfaceA{ }
  • 接口中不能定義構造器的!意味着接口不可以實例化。
  • Java開發中,接口通過讓類去實現(implements)的方式來使用。類和接口之間的關係稱爲接口繼承( interface inheritance)。因爲接口繼承和類繼承本質上是相同的,所以我們將它們都簡稱爲繼承。如果實現類覆蓋了接口中的所有抽象方法,則此實現類就可以實例化。如果實現類沒有覆蓋接口中所有的抽象方法,則此實現類仍爲一個抽象類。
  • Java類可以實現多個接口,彌補了Java單繼承性的侷限性
    格式:class AA extends BB implements CC,DD,EE
  • 接口與接口之間可以繼承,而且可以多繼承

1.2接口和抽象類之間的對比

在這裏插入圖片描述
接口示例:
在這裏插入圖片描述

public class USBTest {
    public static void main(String[] args) {

        Computer computer = new Computer();
        //1.創建了接口的非匿名實現類的非匿名對象
        Flash flash = new Flash();
        computer.transferData(flash);

        //2. 創建了接口的非匿名實現類的匿名對象
        computer.transferData(new Printer());

        //3. 創建了接口的匿名實現類的非匿名對象
        USB phone = new USB(){

            @Override
            public void start() {
                System.out.println("手機開始工作");
            }

            @Override
            public void stop() {
                System.out.println("手機結束工作");
            }

        };
        computer.transferData(phone);


        //4. 創建了接口的匿名實現類的匿名對象

        computer.transferData(new USB(){
            @Override
            public void start() {
                System.out.println("mp3開始工作");
            }

            @Override
            public void stop() {
                System.out.println("mp3結束工作");
            }
        });
    }
}

class Computer{

    public void transferData(USB usb){//USB usb = new Flash();
        usb.start();

        System.out.println("具體傳輸數據的細節");

        usb.stop();
    }


}

interface USB{
    //常量:定義了長、寬、最大最小的傳輸速度等

    void start();

    void stop();

}

class Flash implements USB{

    @Override
    public void start() {
        System.out.println("U盤開啓工作");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("U盤結束工作");
    }

}

class Printer implements USB{
    @Override
    public void start() {
        System.out.println("打印機開啓工作");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("打印機結束工作");
    }

}

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1.3JDK8接口新特性

除了定義全局常量和抽象方法之外,還可以定義靜態方法、默認方法
Java 8中,你可以爲接口添加靜態方法和默認方法。從技術角度來說,這是完全合法的,只是它看起來違反了接口作爲一個抽象定義的理念。

  • 靜態方法:使用 static 關鍵字修飾。可以通過接口直接調用靜態方法,並執行其方法體。 我們經常在相互一起使用的類中使用靜態方法。你可以在標準庫中找到像Collection/Collections或者Path/Paths這樣成對的接口和類。
  • 默認方法:默認方法使用 default 關鍵字修飾。可以通過實現類對象來調用。 我們在已有的接口中提供新方法的同時,還保持了與舊版本代碼的兼容性。比如:java 8 API中對Collection、List、Comparator等接口提供了豐富的默認方法。
  • 若一個接口中定義了一個默認方法,而另外一個接口中也定義了一個同名同參數的方法(不管此方法是否是默認方法),在實現類同時實現了這兩個接口時,會出現:接口衝突
    • 解決辦法:實現類必須覆蓋接口中同名同參數的方法,來解決衝突
  • 若一個接口中定義了一個默認方法,而父類中也定義了一個同名同參數的非抽象方法,則不會出現衝突問題。因爲此時遵守:類優先原則。接口中具有相同名稱和參數的默認方法會被忽略
public interface CompareA {
	
	//靜態方法
	public static void method1(){
		System.out.println("CompareA:北京");
	}
	//默認方法
	public default void method2(){
		System.out.println("CompareA:上海");
	}
	
	default void method3(){
		System.out.println("CompareA:上海");
	}
}

**********************************************

public interface CompareB {
	
	default void method3(){
		System.out.println("CompareB:上海");
	}
	
}
public class SuperClass {
	
	public void method3(){
		System.out.println("SuperClass:北京");
	}
	
}

**********************************************

public class SubClassTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		SubClass s = new SubClass();
		
//		s.method1();
//		SubClass.method1();
		//知識點1:接口中定義的靜態方法,只能通過接口來調用。
		CompareA.method1();
		//知識點2:通過實現類的對象,可以調用接口中的默認方法。
		//如果實現類重寫了接口中的默認方法,調用時,仍然調用的是重寫以後的方法
		s.method2();
		//知識點3:如果子類(或實現類)繼承的父類和實現的接口中聲明瞭同名同參數的默認方法,
		//那麼子類在沒有重寫此方法的情況下,默認調用的是父類中的同名同參數的方法。-->類優先原則
		//知識點4:如果實現類實現了多個接口,而這多個接口中定義了同名同參數的默認方法,
		//那麼在實現類沒有重寫此方法的情況下,報錯。-->接口衝突。
		//這就需要我們必須在實現類中重寫此方法
		s.method3();
		
	}
	
}

*************************************************************

class SubClass extends SuperClass implements CompareA,CompareB{
	
	public void method2(){
		System.out.println("SubClass:上海");
	}
	
	public void method3(){
		System.out.println("SubClass:深圳");
	}
	
	//知識點5:如何在子類(或實現類)的方法中調用父類、接口中被重寫的方法
	public void myMethod(){
		method3();//調用自己定義的重寫的方法
		super.method3();//調用的是父類中聲明的
		//調用接口中的默認方法
		CompareA.super.method3();
		CompareB.super.method3();
	}
}

輸出結果:
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2. Comparable接口

2.1 用法

  1. Comparable 接口定義了 compareTo 方法,用於比較對象
  2. compareTo 方法判斷這個對象相對於給定對象 o 的順序,並且當這個對象小於、等於或大於給定對象 o 時,分別返回負整數、0或正整數。
  3. Comparable 接口是一個泛型接口。在實現該接口時,泛型類型 E 被替換成一種具體的類型。
  4. Java 類庫中的許多類實現了 Comparable 接口以定義對象的自然順序。Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Biglnteger、BigDecimalx Calendar、String以及 Date 類 都 實 現 了 Comparable 接 口。
import java.util.Date;

/**
 * @author mazouri
 * @create 2020-04-12 17:40
 */
public class CompareTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((new Integer(3).compareTo(new Integer(5))));
       // System.out.println((Integer.compare(3, 5)));當然可以用這個更好的方法
        System.out.println("ABC".compareTo("ABE"));
        Date date1 = new Date(1990, 1, 1);
        Date date2 = new Date(1989, 6, 4);
        System.out.println(date1.compareTo(date2));
    }
}

輸出結果:
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2.2 自定義實現Comparable的類進行比較

題目:
定義一個接口用來實現兩個對象的比較。 interface CompareObject{ public int
compareTo(Object o);

//若返回值是 0 , 代表相等; 若爲正數,代表當 前對象大;負數代表當前對象小 }
定義一個Circle類,聲明width,height屬性,提供getter和setter方法
定義一個ComparableRectangle.類,繼承Rectangle類並且實現CompareObject接口。在
ComparableCircle類中給出接口中方法compareTo的實現體,用來比較兩個長方形面積大小。
定義一個測試類ComparableRectangleTest,創建兩個ComparableRectangle對象,調用compareTo 方法比較兩個類的面積大小。

public interface CompareObject<C extends Rectangle> {
    /**
     * @return 若返回值是 0 , 代表相等; 若爲正數,代表當前對象大;負數代表當前對象小
     */
    int compareTo(Object o);
}

******************************************************************
public class Rectangle {
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle() {
    }

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public double getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(double width) {
        this.width = width;
    }

    public double getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(double height) {
        this.height = height;
    }

    public double getArea() {
        return height * width;
    }
}

******************************************************************

public class ComparableRectangle extends Rectangle implements CompareObject {
    public ComparableRectangle() {
    }

    public ComparableRectangle(double width, double height) {
        super(width, height);
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (this == o) {
            return 0;
        }

        if (o instanceof ComparableRectangle) {
            ComparableRectangle c = (ComparableRectangle) o;
            // return Double.compare(getArea(), c.getArea());
            if (getArea() > c.getArea()) {
                return 1;
            } else if (getArea() < c.getArea()) {
                return -1;
            } else {
                return 0;
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("傳入的數據類型不匹配");
        }
    }
}

******************************************************************

public class ComparableRectangleTest {
    public static void main(String[] args) {
        ComparableRectangle c1 = new ComparableRectangle(2.2, 3.4);
        ComparableRectangle c2 = new ComparableRectangle(2.3, 3.4);

        int compareValue = c1.compareTo(c2);
        if (compareValue > 0) {
            System.out.println("c1對象大");
        } else if (compareValue < 0) {
            System.out.println("c2對象大");
        } else {
            System.out.println("c1與c2一樣大");
        }
    }
}

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三. 內部類

1. 介紹

  • 當一個事物的內部,還有一個部分需要一個完整的結構進行描述,而這個內部的完整的結構又只爲外部事物提供服務,那麼整個內部的完整結構最好使用內部類。
  • 在Java中,允許一個類的定義位於另一個類的內部,前者稱爲內部類,後者稱爲外部類

分類:
① 成員內部類(static成員內部類和非static成員內部類)
② 局部內部類(不談修飾符)、匿名內部類

2.局部內部類

2.1 基本用法

java局部內部類就是在方法中定義的類,它僅在該方法中有效。

class 外部類{
方法(){
     class 局部內部類{ 
     }
  }
  {
     class 局部內部類{ 
     } 
   } 
 }

2.2 如何使用局部內部類:

  • 只能在聲明它的方法或代碼塊中使用,而且是先聲明後使用。除此之外的任何地方都不能使用該類
  • 但是它的對象可以通過外部方法的返回值返回使用,返回值類型只能是局部內部類的父類或父接口類型

2.3 局部內部類的特點

  • 內部類仍然是一個獨立的類,在編譯之後內部類會被編譯成獨立的.class文件,但是前面冠以外部類的類名和$符號,以及數字編號。
  • 只能在聲明它的方法或代碼塊中使用,而且是先聲明後使用。除此之外的任何地方都不能使用該類。
  • 局部內部類可以使用外部類的成員,包括私有的。
  • 局部內部類可以使用外部方法的局部變量,但是必須是final的。 由局部內部類和局部變量的聲明週期不同所致。
    • jdk 7及之前版本:要求此局部變量顯式的聲明爲final的
    • jdk 8及之後的版本:可以省略final的聲明
  • 局部內部類和局部變量地位類似,不能使用public,protected,缺省,private
  • 局部內部類不能使用static修飾,因此也不能包含靜態成員

3.匿名內部類

3.1 基本用法

匿名內部類不能定義任何靜態成員、方法和類,只能創建匿名內部類的一個實例。一個匿名內部類一定是在new的後面,用其隱含實現一個接口或實現一個類。
格式:

new 父類構造器(實參列表)實現接口(){
//匿名內部類的類體部分
} 
interface A{
public abstract void fun1();
}
public class Outer{
public static void main(String[] args) {
new Outer().callInner(new A(){
//接口是不能new但此處比較特殊是子類對象實現接口,只不過沒有爲對象取名
public void fun1() {
System.out.println(“implement for fun1");
}
});// 兩步寫成一步了
}
public void callInner(A a) {
a.fun1();
}
}

3.2匿名內部類的特點

  • 匿名內部類必須繼承父類或實現接口
  • 匿名內部類只能有一個對象
  • 匿名內部類對象只能使用多態形式引用

4.成員內部類

4.1 成員內部類作爲類的成員的角色:

  • 和外部類不同,Inner class還可以聲明爲private或protected;
  • 可以調用外部類的結構
  • Inner class 可以聲明爲static的,但此時就不能再使用外層類的非static的成員變量;

4.2 成員內部類作爲類的角色:

  • 可以在內部定義屬性、方法、構造器等結構
  • 可以聲明爲abstract類 ,因此可以被其它的內部類繼承
  • 可以聲明爲final
  • 編譯以後生成OuterClass$InnerClass.class字節碼文件(也適用於局部內部類)

注意

  1. 非static的成員內部類中的成員不能聲明爲static的,只有在外部類或static的成員內部類中才可聲明static成員。
  2. 外部類訪問成員內部類的成員,需要“內部類.成員”或“內部類.對象.成員”的方式
  3. 成員內部類可以直接使用外部類的所有成員,包括私有的數據
  4. 當想要在外部類的靜態成員部分使用內部類時,可以考慮內部類聲明爲靜態的
public class InnerClassTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		//創建Dog實例(靜態的成員內部類):
		Person.Dog dog = new Person.Dog();
		dog.show();
		//創建Bird實例(非靜態的成員內部類):
//		Person.Bird bird = new Person.Bird();//錯誤的
		Person p = new Person();
		Person.Bird bird = p.new Bird();
		bird.sing();
		
		System.out.println();
		
		bird.display("黃鸝");
		
	}
}


class Person{
	
	String name = "小明";
	int age;
	
	public void eat(){
		System.out.println("人:喫飯");
	}
	
	
	//靜態成員內部類
	static class Dog{
		String name;
		int age;
		
		public void show(){
			System.out.println("卡拉是條狗");
//			eat();
		}
		
	}
	//非靜態成員內部類
	class Bird{
		String name = "杜鵑";
		
		public Bird(){
			
		}
		
		public void sing(){
			System.out.println("我是一隻小小鳥");
			Person.this.eat();//調用外部類的非靜態屬性
			eat();
			System.out.println(age);
		}
		
		public void display(String name){
			System.out.println(name);//方法的形參
			System.out.println(this.name);//內部類的屬性
			System.out.println(Person.this.name);//外部類的屬性
		}
	}
}	

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