Java笔记：抽象类、接口

这篇笔记主要是抽象类和接口，还有简单介绍下三种设计模式：模板模式、工厂模式、命令模式

1.抽象方法和抽象类
（1）抽象方法和抽象类都必须使用abstract修饰符来定义，包含抽象方法的类只能被定义成抽象类，抽象类里面可以没有抽象方法。抽象方法里面没有方法体。
（2）抽象类不能被实例化，不能使用new关键字来调用抽象类的构造器来创建抽象类的实例,只能被当成父类来继承。

package cn.lsl;

public abstract class Shape {
    {
        System.out.println("抽象类的中的普通初始化块");
    }
    private String color;
    public abstract double calPerimeter();
    public abstract String getType();
    public Shape(){}
    public Shape(String color){
        System.out.println("Shape的构造器");
        this.color = color;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}

package cn.lsl;

public class Triangle extends Shape {
    private double a;
    private double b;
    private double c;
    
    public Triangle(String color, double a, double b, double c) {
        super(color);
        this.setSides(a, b, c);
    }
    
    public void setSides(double a, double b, double c){
        if(a>=b+c || b>=a+c || c>=a+b){
            System.out.println("三角形两边之和必须大于第三边");
            return;
        }
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
    }

    @Override
    public double calPerimeter() {
        return a + b + c;
    }

    @Override
    public String getType() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "三角形";
    }
}

package cn.lsl;

public class Circle extends Shape{
    private double radius;
    public Circle(String color, double radius){
        super(color);
        this.radius = radius;
    }    
    public void setRadius(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double calPerimeter() {
        return 2 * Math.PI * radius;
    }

    @Override
    public String getType() {
        return getColor() + "圆形";
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Shape s1 = new Triangle("黑色",3,4,5);
        Shape s2 = new Circle("黄色",3);
        System.out.println(s1.getType());
        System.out.println(s1.calPerimeter());
        System.out.println(s2.getType());
        System.out.println(s2.calPerimeter());
    }
}

2.接口
（1）接口是一种特殊的“抽象类”，接口里面不能包含普通方法，接口里面的方法都是抽象方法。
（2）接口定义的是一种规范，实现这个接口的类所要遵守的规范，接口不关心这些类内部的状态数据，也不关心这些类里方法的实现细节，它只是规定这批类里面必须提供哪些方法。
（3）定义接口使用的是interface关键字，接口可以有多个直接父接口，但接口只能继继承接口，不能继承类。

[修饰符] interface 接口名 extends 父接口1, 父接口2{

}

（4）接口里面不能包含构造器和初始化块，接口里面可以包含Field（只能是常量）、方法（只能是抽象方法）、内部类、枚举类
因为接口里面只能定义常量Field，所以以下两行代码的结果是一样的

int a = 15;
public static final int a = 15;

（5）因为接口里面定义的全部是抽象方法，所以接口里面不允许定义静态方法（不能使用static修饰接口里面定义的方法）
（6）当接口扩展父接口的时候，将会获得接口里面定义的所有抽象方法、常量、内部类、枚举类。

package cn.lsl;
interface interfaceA{
    int a = 1;
    void testA();
}

interface interfaceB{
    int b = 2;
    void testB();
}

interface interfaceC extends interfaceA, interfaceB{
    int c = 3;
    void testC();
}

public class InterfaceTest {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(interfaceC.a);
        System.out.println(interfaceC.b);
        System.out.println(interfaceC.c);
    }
}

因为interfaceC接口继承了interfaceA和interfaceB，所以interfaceC接口中获得他们的Field常量
可以通过接口名来访问常量Field
（7）一个类可以继承一个父类，并同时实现多个接口，实现接口用implements关键字。
一个类实现了一个或多个接口后，这个类必须完全实现这些接口里所定义的全部抽象方法，若这个类保留了从父类中继承到的抽象方法，那么这个类也必须定义成抽象类。
格式：

[修饰符] class 类名 extends 父类 implements 接口1, 接口2{
    
}

eg：一个模拟打印机的例子

package cn.lsl;

public interface Output {
    int MAX_CACHE_LINE = 50;
    void out();
    void getData(String msg);
}

package cn.lsl;

public interface Product {
    int getProduceTime();
}

package cn.lsl;

public class Printer implements Output, Product {
    private String[] printData = new String[MAX_CACHE_LINE];
    private int dataNum = 0;
    @Override
    public int getProduceTime() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return 45;
    }

    @Override
    public void out() {
        // TODO Auto-generated method stub
        while(dataNum > 0){
            System.out.println("打印机打印：" + printData[0]);
            //把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1
            System.arraycopy(printData, 1, printData, 0, --dataNum);
        }
    }

    @Override
    public void getData(String msg) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(dataNum >= MAX_CACHE_LINE){
            System.out.println("输出队列已满，添加失败");
        }else{
            printData[dataNum++] = msg;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Output o = new Printer();
        o.getData("Java");
        o.getData("JavaSe");
        o.out();
        o.getData("Android");
        o.getData("JavaEE");
        o.out();
        Product p = new Printer();
        System.out.println(p.getProduceTime());
        
        Object obj = p;
    }
}

3.模板模式
如果一个抽象父类中提供了多个子类的通用方法，并把一个或多个方法留给其子类实现，这就是一种模板设计模式。
例如以下一个例子，父类中的普通方法依赖于一个抽象方法，抽象方法则推迟到子类中提供实现。

package cn.lsl;

public abstract class SpeedMeter {
    private double turnRate;
    public SpeedMeter(){}
    public abstract double getRadius();
    public void setTurnRate(double turnRate){
        this.turnRate = turnRate;
    }
    public double getSpeed(){
        return Math.PI * 2 * getRadius() * turnRate;
    }
}

package cn.lsl;

public class CarSpeedMeter extends SpeedMeter{
    @Override
    public double getRadius() {
        return 0.28;
    }
    public static void main(String[] args) {
        CarSpeedMeter csm = new CarSpeedMeter();
        csm.setTurnRate(15);
        System.out.println(csm.getSpeed());
    }
}

4.工厂模式
接口体现的是一种规范和实现分离的思想，利用接口可以极好地降低程序各模块之间的偶尔，从而提高系统的可扩展性和可维护性。
一个情景案例：
假设有一个Conputer类要组合一个输出设备，有两种选择，一是让Computer类组合一个Printer，二是让Computer类组合一个Output。
假设让Computer类组合一个Printer对象，如果有一天要使用BetterPrinter来代替Printer，于是就要对Computer类源代码进行修改。如果系统中多个类组合了Printer，那么修改的工作量将非常大。
而如果采用Computer类组合一个Output类型的对象，将Computer类与Printer类完全分离。那么当Printer对象切换到BetterPrinter对象时，系统完全不受影响。

package cn.lsl;

public class Computer {
    private Output out;
    public Computer(Output out){
        this.out = out;
    }
    public void keyIn(String msg){
        out.getData(msg);
    }
    public void print(){
        out.out();
    }
}

上面的程序Computer不再负责创建Output对象，而是提供一个Output工厂来负责生成Output对象。

package cn.lsl;

public class OutputFactory {
    public Output getOutput(){
        //return new Printer();
        return new BetterPrinter();
    }
    public static void main(String[] args) {
        OutputFactory of = new OutputFactory();
        Computer c = new Computer(of.getOutput());
        c.keyIn("Java");
        c.keyIn("JavaSe");
        c.print();
    }
}

上面程序由getOutput()这个方法返回一个Output实现类的实例，具体要创建哪个对象由该方法决定。如果要将Printer改成BetterPrinter实现类，只要让BetterPrinter实现Output接口，
并改变OutputFactory类中的getOutput方法即可。

package cn.lsl;

public class BetterPrinter implements Output, Product {
    private String[] printData = new String[MAX_CACHE_LINE];
    private int dataNum = 0;
    @Override
    public int getProduceTime() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return 45;
    }

    @Override
    public void out() {
        // TODO Auto-generated method stub
        while(dataNum > 0){
            System.out.println("高速打印机打印：" + printData[0]);
            //把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1
            System.arraycopy(printData, 1, printData, 0, --dataNum);
        }
    }

    @Override
    public void getData(String msg) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(dataNum >= MAX_CACHE_LINE){
            System.out.println("输出队列已满，添加失败");
        }else{
            printData[dataNum++] = msg;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Output o = new BetterPrinter();
        o.getData("Java");
        o.getData("JavaSe");
        o.out();
        o.getData("Android");
        o.getData("JavaEE");
        o.out();
        Product p = new BetterPrinter();
        System.out.println(p.getProduceTime());
        
        Object obj = p;
    }
}

并改变

public Output getOutput(){
        return new BetterPrinter();
}

5.命令模式
有这样一个场景：某个方法要完成某一个行为的时候，但这个行为的具体实现无法确定，必须等到执行该方法时候才可以确定。这个方法不仅需要普通数据可以变化，甚至还有方法执行体也需要变化。
我们可以用命令模式来完成这个场景。

package cn.lsl;

public interface Command {
    void process(int[] target);
}

Command接口里面定义了一个process方法，这个方法没有方法体，因为无法确定这个处理行为

package cn.lsl;

public class ProcessArray {
    public void process(int[] target, Command cmd){
        cmd.process(target);
    }
}

ProcessArray类里面包含一个process方法，这个方法无法确定处理数组的行为，所以传入一个参数，这个Command参数负责对数组的处理行为。
通过Command接口，实现ProcessArray类与具体“处理行为”分离。

package cn.lsl;

public class PrintCommand implements Command{

    @Override
    public void process(int[] target) {
        // TODO Auto-generated method stub
        for(int tmp : target){
            System.out.println("迭代数组：" + tmp);
        }
    }
}

package cn.lsl;

public class AddCommand implements Command{

    @Override
    public void process(int[] target) {
        // TODO Auto-generated method stub
        int sum = 0;
        for(int tmp : target){
            sum += tmp;
        }
        System.out.println("数组总和：" + sum);
    }
}

package cn.lsl;

public class CommandTest {
    public static void main(String[] args) {
        ProcessArray pa = new ProcessArray();
        int[] target = {1,2,5,3};
        pa.process(target, new PrintCommand());
        System.out.println("---------------");
        pa.process(target, new AddCommand());
    }
}