Java从入门到“放弃”（精通）之旅——抽象类和接口⑨
Java从入门到“放弃”（精通）之旅🚀——抽象类和接口⑨
引言
在Java面向对象编程中，抽象类和接口是两个非常重要的概念。它们为代码提供了更高层次的抽象能力，是设计灵活、可扩展系统的关键工具。
🟦一、抽象类：不完全的蓝图
1.1 抽象类的基本概念
抽象类是一种特殊的类，它不能被实例化，只能被继承。抽象类存在的意义在于为子类提供一个通用的模板，其中可以包含具体实现的方法和需要子类实现的抽象方法。
// 抽象类示例：图形类
public abstract class Shape {// 抽象方法：没有方法体abstract public void draw();abstract void calcArea();// 普通方法和属性public double getArea() {return area;}protected double area; // 面积
}
1.2 抽象类的关键特性
-
不能直接实例化：尝试实例化抽象类会导致编译错误
Shape shape = new Shape(); // 编译错误 -
抽象方法限制：
- 必须要使用 abstract 修饰
- 不能是private（必须能被继承）
- 不能是final（必须能被子类重写）
- 不能是static（属于类而不属于实例）
-
继承要求：子类必须实现所有抽象方法，除非子类也是抽象类
-
构造方法：抽象类可以有构造方法，用于初始化成员变量
1.3 抽象类的实际应用
// 矩形类实现
public class Rect extends Shape {private double length;private double width;Rect(double length, double width) {this.length = length;this.width = width;}@Overridepublic void draw() {System.out.println("矩形: length=" + length + " width=" + width);}@Overridepublic void calcArea() {area = length * width;}
}
📜二、接口：行为的契约
2.1 接口的基本概念
通过上述例子可以看出：接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。
在Java中接口是一种引用数据类型，也是一种完全抽象的"纯规范"，它定义了一组方法签名而没有具体实现。Java 8之后，接口可以包含默认方法和静态方法。
2.2 语法规则
接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口。
public interface 接口名称{// 抽象方法public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配，可以不写public void method2();abstract void method3();void method4();// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，跟推荐方式4，代码更简洁
}
提示💡:
- 创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头.
- 接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词.
代码示例：
// USB接口示例
public interface USB {void openDevice(); // 默认是public abstractvoid closeDevice();
}
2.3 接口的实现
// 鼠标类实现USB接口
public class Mouse implements USB {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开鼠标");}@Overridepublic void closeDevice() {System.out.println("关闭鼠标");}public void click() {System.out.println("鼠标点击");}
}
2.4 接口的核心特性和注意点❗
- 默认public abstract：接口方法默认是public abstract的
- 接口类型是一种引用类型：但是不能直接new接口的对象
- 变量默认public static final：接口中的变量默认是常量
- 不能有构造方法和静态代码块
- 接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现
- 重写接口中方法时：不能使用默认的访问权限
- 多实现：一个类可以实现多个接口
- 接口继承：接口可以多继承其他接口
2.5 接口的多继承示例
interface IRunning {void run();
}interface ISwimming {void swim();
}// 接口多继承
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {}// 青蛙类实现两栖接口
class Frog extends Animal implements IAmphibious {@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在往前跳");}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");}
}
🗂️三、Clonable 接口和深拷贝
Java 中内置了一些很有用的接口, Clonable 就是其中之一.
Object 类中存在一个 clone 方法, 调用这个方法可以创建一个对象的 “拷贝”. 但是要想合法调用 clone 方法, 必须要先实现 Clonable 接口, 否则就会抛出 CloneNotSupportedException 异常.
class Animal implements Cloneable {private String name;@Overridepublic Animal clone() {Animal o = null;try {o = (Animal)super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();}return o;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {Animal animal = new Animal();Animal animal2 = animal.clone();System.out.println(animal == animal2);}
}// 输出结果
// false
浅拷贝 VS 深拷贝
Cloneable 拷贝出的对象是一份 “浅拷贝”
观察以下代码:
class Money {public double m = 99.99; }class Person implements Cloneable{public Money money = new Money();@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();} }public class TestDemo3 {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Person person1 = new Person();Person person2 = (Person) person.clone();System.out.println("通过person2修改前的结果");System.out.println(person1.money.m);System.out.println(person2.money.m);person2.money.m = 13.6;System.out.println("通过person2修改后的结果");System.out.println(person1.money.m);System.out.println(person2.money.m);} }// 执行结果 通过person2修改前的结果 99.99 99.99 通过person2修改后的结果 13.6 13.6如上代码，我们可以看到，通过clone，我们只是拷贝了Person对象。但是Person对象中的Money对象，并没有拷贝。通过person2这个引用修改了m的值后，person1这个引用访问m的时候，值也发生了改变。这里就是发生了浅拷贝。
🆚四、抽象类与接口的对比
| 特性 | 抽象类 | 接口 |
|---|---|---|
| 实例化 | 不能直接实例化 | 不能直接实例化 |
| 方法实现 | 可以有具体方法 | Java 8前只能有抽象方法 |
| 变量 | 普通变量 | 默认public static final常量 |
| 继承/实现 | 单继承 | 多实现 |
| 构造方法 | 可以有 | 不能有 |
| 访问修饰符 | 各种权限 | 默认public |
| 设计理念 | “是什么”(is-a)关系 | “能做什么”(has-a)能力 |
图示：
🦸🏼五、Object类：所有类的超类
5.1 Object类概述
Object类是Java中所有类的默认父类，提供了以下重要方法：
toString(): 返回对象的字符串表示equals(): 比较对象内容hashCode(): 返回对象的哈希码clone(): 创建并返回对象的拷贝
5.2 重要方法实现
equals方法重写示例：
@Override
public boolean equals(Object obj) {if (obj == null) return false;if (this == obj) return true;if (!(obj instanceof Person)) return false;Person person = (Person) obj;return this.name.equals(person.name) && this.age == person.age;
}
hashCode方法重写示例：
@Override
public int hashCode() {return Objects.hash(name, age);
}
📖六、总结与实践建议
-
抽象类使用场景：
- 需要为相关类提供公共代码
- 需要声明非静态、非常量字段
- 需要定义构造函数
-
接口使用场景：
- 需要定义行为契约
- 需要多重继承行为
- 需要定义API而不关心实现
-
设计原则：
- 优先使用接口而非抽象类（接口更灵活）
- 当需要提供公共代码时再使用抽象类
- 合理使用多态特性，编写更通用的代码
通过学习本文，相信您已经掌握了Java中抽象类和接口的核心概念与使用技巧。在实际开发中，灵活运用这些特性可以帮助您设计出更加优雅、可维护的面向对象程序。
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