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Java之抽象类与接口

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Java之抽象类与接口

在 Java 中,可以通过两种形式来体现 OOP 的抽象:接口和抽象类。这两者有太多相似的地方,又有太多不同的地方。很多人在初学的时候会以为它们可以随意互换使用,但是实际则不然。今天我们就一起来学习一下Java中的接口和抽象类。

一、抽象类

1、抽象方法

抽象类中可以包含抽象方法,这些方法将在具体的子类中实现。

 

 

如上图所示,GeometricObject类定义为Circle类和Rectangle类的父类。GeometricObject类对几何对象的共同特征进行了建模。由于Circle类和Rectangle类都分别包含用于计算圆和矩形的面积和周长的getArea()方法和getPerimeter()方法。因为几乎每个几何对象的面积和周长都能被计算,所以最好在GeometricObject类中定义getArea()方法和getPerimeter()方法。

但是这些方法不能在GeometricObject类中实现,因为它们的实现取决于几何对象的具体类型。像这样的方法就被称为抽象方法(abstract method),在方法头中使用abstract修饰符表示。

抽象方法只有定义,没有实现。它的实现由子类提供。

2、抽象类

在GeometricObject类中定义了上述抽象方法后,GeometricObject就被称为一个抽象类。在类的头部使用abstract修饰符表示该类为抽象类。在UML图形记号中,抽象类和抽象方法的名字用斜体表示。

抽象类不可以用于创建对象。抽象类可以包含抽象方法,这些方法将在具体的子类中实现。

抽象类和常规类很像,但是不能使用new操作符创建它的实例。

一个包含抽象方法的类必须声明为抽象类。

抽象类的构造方法定义为protected,因为它只能被子类使用。创建一个具体子类的实例时,其父类的构造方法被调用以初始化父类中定义的数据域。

3、抽象类的几点说明

(1)抽象方法不能包含在非抽象类中。如果抽象父类的子类不能实现所有的抽象方法,那么子类也必须定义为抽象的(即,在继承自抽象类的非抽象子类中,必须实现所有的抽象方法)。抽象方法是非静态的。

(2)抽象类不能用new操作符来初始化。但是仍然可以定义它的构造方法,该构造方法在其子类的构造方法中调用。

(3)包含抽象方法的类必须是抽象的。但是,也可以定义一个不包含抽象方法的抽象类。这个抽象类用于作为定义新子类的基类。

(4)子类可以重写父类中的方法并将它定义为抽象的。(很少见)

(5)即使子类的父类是具体的,这个子类也可以是抽象的。

(6)不能使用new操作符从一个抽象类创建一个实例,但是抽象类可以用作一种数据类型。以下语句来创建一个元素是GeometricObject类型的数组是正确的:

GeometricObject[] objects = new GeometricObject[10];

然后可以创建一个GeometricObject的实例,并将它的引用赋值给数组:objects[0] = new Circle();

二、接口

1、接口定义

接口在许多方面都与抽象类很相似,但是它的目的是指明相关或者不相关类的对象的共同行为。例如,使用适当的接口可以指明这些对象是可比较的、可食用的或者可克隆的。

为了区分接口和类,Java采用下面的语法来定义接口:

在Java中,接口被看作是一种特殊的类。就像常规类一样,每个接口都被编译为独立的字节码文件。使用接口或多或少有点像使用抽象类。例如,可以使用接口作为引用变量的数据类型或类型转换的结果等。与抽象类类似,不能使用new操作符创建接口的实例。

Java允许一个类实现多个接口。

2、接口继承

可以使用Edible接口来指定一个对象是否是可食用的。这需要使用implements关键字让对象所属的类实现这个接口。

类和接口之间的关系成为接口继承(interface inheritance)。因为接口继承与类继承本质上是相同的,所以我们将它们都简称为继承。 

三、抽象类和接口的比较

1、相同点

(1)抽象类和接口都是用来指定多个对象的共同特征的。

(2)接口和抽象类都可以定义对象,抽象类和接口都包含抽象方法,但是只能用他们的具体实现类来进行实例化。

2、不同点

一个类可以实现多个接口,但是只能继承一个父类。Java只允许为类的继承做单一继承,但是允许使用接口做多重继承。

从语法层面:

抽象类与接口是Java提供的对现实世界中的实体进行抽象的两种机制,二者具有很大的相似性,同时也具有明显的区别。

注意:类名是一个名词 。接口名可以是形容词或名词。

3、如何使用

一般来说,清晰描述父子关系的强的“是…的一种”关系(strong is-a relationship)应该用类建模。例如:因为圆是一种几何图形,所以,类java.util.Circle 和 java.util.GeometricObject 是用类继承建模的。

弱的“是…的一种”关系(weak is-a relationship)也称为类属关系(is-kind-of relationship),它表明对象拥有某种属性,可以用接口来建模。例如:所有的字符串都是可比较的,因此,String类实现Comparable 接口。

通常,推荐使用接口而非抽象类,因为接口可以为不相关类定义共同的父类型。接口比类更加灵活。

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