Java 面试题 二

1、线程怎么保持同步

关于线程同步(7种方式)

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为何要使用同步？ 
    java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查）， 
    将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用， 
    从而保证了该变量的唯一性和准确性。

1.同步方法 
    即有synchronized关键字修饰的方法。 
    由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时， 
    内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。

    代码如： 
    public synchronized void save(){}

   注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类

2.同步代码块 
    即有synchronized关键字修饰的语句块。 
    被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步

    代码如： 
    synchronized(object){ 
    }

    注：同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。 
    通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。 
     
    代码实例： 
    

package com.xhj.thread;

    /**
     * 线程同步的运用
     * 
     * @author XIEHEJUN
     * 
     */
    public class SynchronizedThread {

        class Bank {

            private int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }

            /**
             * 用同步方法实现
             * 
             * @param money
             */
            public synchronized void save(int money) {
                account += money;
            }

            /**
             * 用同步代码块实现
             * 
             * @param money
             */
            public void save1(int money) {
                synchronized (this) {
                    account += money;
                }
            }
        }

        class NewThread implements Runnable {
            private Bank bank;

            public NewThread(Bank bank) {
                this.bank = bank;
            }

            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    // bank.save1(10);
                    bank.save(10);
                    System.out.println(i + "账户余额为：" + bank.getAccount());
                }
            }

        }

        /**
         * 建立线程，调用内部类
         */
        public void useThread() {
            Bank bank = new Bank();
            NewThread new_thread = new NewThread(bank);
            System.out.println("线程1");
            Thread thread1 = new Thread(new_thread);
            thread1.start();
            System.out.println("线程2");
            Thread thread2 = new Thread(new_thread);
            thread2.start();
        }

        public static void main(String[] args) {
            SynchronizedThread st = new SynchronizedThread();
            st.useThread();
        }

    }

     
3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步

    a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制， 
    b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新， 
    c.因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值 
    d.volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量 
    
    例如： 
        在上面的例子当中，只需在account前面加上volatile修饰，即可实现线程同步。 
    
    代码实例： 
    

      //只给出要修改的代码，其余代码与上同
        class Bank {
            //需要同步的变量加上volatile
            private volatile int account = 100;

            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //这里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                account += money;
            }
        ｝

    注：多线程中的非同步问题主要出现在对域的读写上，如果让域自身避免这个问题，则就不需要修改操作该域的方法。 
    用final域，有锁保护的域和volatile域可以避免非同步的问题。 
    
4.使用重入锁实现线程同步

    在JavaSE5.0中新增了一个java.util.concurrent包来支持同步。 
    ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁， 
    它与使用synchronized方法和快具有相同的基本行为和语义，并且扩展了其能力

    ReenreantLock类的常用方法有：

        ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例 
        lock() : 获得锁 
        unlock() : 释放锁 
    注：ReentrantLock()还有一个可以创建公平锁的构造方法，但由于能大幅度降低程序运行效率，不推荐使用 
        
    例如： 
        在上面例子的基础上，改写后的代码为: 
        
    代码实例： 
    

//只给出要修改的代码，其余代码与上同
        class Bank {
            
            private int account = 100;
            //需要声明这个锁
            private Lock lock = new ReentrantLock();
            public int getAccount() {
                return account;
            }
            //这里不再需要synchronized 
            public void save(int money) {
                lock.lock();
                try{
                    account += money;
                }finally{
                    lock.unlock();
                }
                
            }
        ｝

          
    注：关于Lock对象和synchronized关键字的选择： 
        a.最好两个都不用，使用一种java.util.concurrent包提供的机制， 
            能够帮助用户处理所有与锁相关的代码。 
        b.如果synchronized关键字能满足用户的需求，就用synchronized，因为它能简化代码 
        c.如果需要更高级的功能，就用ReentrantLock类，此时要注意及时释放锁，否则会出现死锁，通常在finally代码释放锁 
        
5.使用局部变量实现线程同步 
    如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本， 
    副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。

    ThreadLocal 类的常用方法

    ThreadLocal() : 创建一个线程本地变量 
    get() : 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值 
    initialValue() : 返回此线程局部变量的当前线程的"初始值" 
    set(T value) : 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为value

    例如： 
        在上面例子基础上，修改后的代码为： 
        
    代码实例： 
        

//只改Bank类，其余代码与上同
        public class Bank{
            //使用ThreadLocal类管理共享变量account
            private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
                @Override
                protected Integer initialValue(){
                    return 100;
                }
            };
            public void save(int money){
                account.set(account.get()+money);
            }
            public int getAccount(){
                return account.get();
            }
        }

    注：ThreadLocal与同步机制 
        a.ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。 
        b.前者采用以"空间换时间"的方法，后者采用以"时间换空间"的方式

6.使用阻塞队列实现线程同步

    前面5种同步方式都是在底层实现的线程同步，但是我们在实际开发当中，应当尽量远离底层结构。 
    使用javaSE5.0版本中新增的java.util.concurrent包将有助于简化开发。 
    本小节主要是使用LinkedBlockingQueue<E>来实现线程的同步 
    LinkedBlockingQueue<E>是一个基于已连接节点的，范围任意的blocking queue。 
    队列是先进先出的顺序（FIFO），关于队列以后会详细讲解~ 
    
   LinkedBlockingQueue 类常用方法 
    LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE的LinkedBlockingQueue 
    put(E e) : 在队尾添加一个元素，如果队列满则阻塞 
    size() : 返回队列中的元素个数 
    take() : 移除并返回队头元素，如果队列空则阻塞 
    
   代码实例： 
        实现商家生产商品和买卖商品的同步

 1 package com.xhj.thread;
 2 
 3 import java.util.Random;
 4 import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
 5 
 6 /**
 7  * 用阻塞队列实现线程同步 LinkedBlockingQueue的使用
 8  * 
 9  * @author XIEHEJUN
10  * 
11  */
12 public class BlockingSynchronizedThread {
13     /**
14      * 定义一个阻塞队列用来存储生产出来的商品
15      */
16     private LinkedBlockingQueue<Integer> queue = new LinkedBlockingQueue<Integer>();
17     /**
18      * 定义生产商品个数
19      */
20     private static final int size = 10;
21     /**
22      * 定义启动线程的标志，为0时，启动生产商品的线程；为1时，启动消费商品的线程
23      */
24     private int flag = 0;
25 
26     private class LinkBlockThread implements Runnable {
27         @Override
28         public void run() {
29             int new_flag = flag++;
30             System.out.println("启动线程 " + new_flag);
31             if (new_flag == 0) {
32                 for (int i = 0; i < size; i++) {
33                     int b = new Random().nextInt(255);
34                     System.out.println("生产商品：" + b + "号");
35                     try {
36                         queue.put(b);
37                     } catch (InterruptedException e) {
38                         // TODO Auto-generated catch block
39                         e.printStackTrace();
40                     }
41                     System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
42                     try {
43                         Thread.sleep(100);
44                     } catch (InterruptedException e) {
45                         // TODO Auto-generated catch block
46                         e.printStackTrace();
47                     }
48                 }
49             } else {
50                 for (int i = 0; i < size / 2; i++) {
51                     try {
52                         int n = queue.take();
53                         System.out.println("消费者买去了" + n + "号商品");
54                     } catch (InterruptedException e) {
55                         // TODO Auto-generated catch block
56                         e.printStackTrace();
57                     }
58                     System.out.println("仓库中还有商品：" + queue.size() + "个");
59                     try {
60                         Thread.sleep(100);
61                     } catch (Exception e) {
62                         // TODO: handle exception
63                     }
64                 }
65             }
66         }
67     }
68 
69     public static void main(String[] args) {
70         BlockingSynchronizedThread bst = new BlockingSynchronizedThread();
71         LinkBlockThread lbt = bst.new LinkBlockThread();
72         Thread thread1 = new Thread(lbt);
73         Thread thread2 = new Thread(lbt);
74         thread1.start();
75         thread2.start();
76 
77     }
78 
79 }

注：BlockingQueue<E>定义了阻塞队列的常用方法，尤其是三种添加元素的方法，我们要多加注意，当队列满时：

　　add()方法会抛出异常

　　offer()方法返回false

　　put()方法会阻塞

7.使用原子变量实现线程同步

需要使用线程同步的根本原因在于对普通变量的操作不是原子的。

那么什么是原子操作呢？
原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作
即-这几种行为要么同时完成，要么都不完成。

在java的util.concurrent.atomic包中提供了创建了原子类型变量的工具类，
使用该类可以简化线程同步。

其中AtomicInteger 表可以用原子方式更新int的值，可用在应用程序中(如以原子方式增加的计数器)，
但不能用于替换Integer；可扩展Number，允许那些处理机遇数字类的工具和实用工具进行统一访问。

AtomicInteger类常用方法：
AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger
addAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
get() : 获取当前值

代码实例：
只改Bank类，其余代码与上面第一个例子同

 1 class Bank {
 2         private AtomicInteger account = new AtomicInteger(100);
 3 
 4         public AtomicInteger getAccount() {
 5             return account;
 6         }
 7 
 8         public void save(int money) {
 9             account.addAndGet(money);
10         }
11     } 

补充--原子操作主要有：
　　对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作；
　　对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。

2、spring中bean的周期是怎样的

Spring 中bean 的生命周期短暂吗?

在spring中，从BeanFactory或ApplicationContext取得的实例为Singleton，也就是预设为每一个Bean的别名只能维持一个实例，而不是每次都产生一个新的对象使用Singleton模式产生单一实例，对单线程的程序说并不会有什么问题，但对于多线程的程序，就必须注意安全(Thread-safe)的议题，防止多个线程同时存取共享资源所引发的数据不同步问题。

然而在spring中 可以设定每次从BeanFactory或ApplicationContext指定别名并取得Bean时都产生一个新的实例：例如：

在spring中，singleton属性默认是true，只有设定为false，则每次指定别名取得的Bean时都会产生一个新的实例

一个Bean从创建到销毁，如果是用BeanFactory来生成,管理Bean的话，会经历几个执行阶段(如图1.1)：

1：Bean的建立：

容器寻找Bean的定义信息并将其实例化。

2：属性注入：

使用依赖注入，Spring按照Bean定义信息配置Bean所有属性

3：BeanNameAware的setBeanName()：

如果Bean类有实现org.springframework.beans.BeanNameAware接口，工厂调用Bean的setBeanName()方法传递Bean的ID。

4：BeanFactoryAware的setBeanFactory()：

如果Bean类有实现org.springframework.beans.factory.BeanFactoryAware接口，工厂调用setBeanFactory()方法传入工厂自身。

5：BeanPostProcessors的ProcessBeforeInitialization()

如果有org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessors和Bean关联，那么其postProcessBeforeInitialization()方法将被将被调用。

6：initializingBean的afterPropertiesSet()：

如果Bean类已实现org.springframework.beans.factory.InitializingBean接口，则执行他的afterProPertiesSet()方法

7：Bean定义文件中定义init-method：

可以在Bean定义文件中使用"init-method"属性设定方法名称例如：

如果有以上设置的话，则执行到这个阶段，就会执行initBean()方法

8：BeanPostProcessors的ProcessaAfterInitialization()

如果有任何的BeanPostProcessors实例与Bean实例关联，则执行BeanPostProcessors实例的ProcessaAfterInitialization()方法

此时，Bean已经可以被应用系统使用，并且将保留在BeanFactory中知道它不在被使用。有两种方法可以将其从BeanFactory中删除掉(如图1.2):

1：DisposableBean的destroy()

在容器关闭时，如果Bean类有实现org.springframework.beans.factory.DisposableBean接口，则执行他的destroy()方法

2：Bean定义文件中定义destroy-method

在容器关闭时，可以在Bean定义文件中使用"destroy-method"属性设定方法名称，例如：

如果有以上设定的话，则进行至这个阶段时，就会执行destroy()方法，如果是使用ApplicationContext来生成并管理Bean的话则稍有不同，使用ApplicationContext来生成及管理Bean实例的话，在执行BeanFactoryAware的setBeanFactory()阶段后，若Bean类上有实现org.springframework.context.ApplicationContextAware接口，则执行其setApplicationContext()方法，接着才执行BeanPostProcessors的ProcessBeforeInitialization()及之后的流程。

---

  找工作的时候有些人会被问道Spring中Bean的生命周期，其实也就是考察一下对Spring是否熟悉，工作中很少用到其中的内容，那我们简单看一下。

    在说明前可以思考一下Servlet的生命周期：实例化，初始init，接收请求service，销毁destroy；

    Spring上下文中的Bean也类似，如下

    1、实例化一个Bean－－也就是我们常说的new；

    2、按照Spring上下文对实例化的Bean进行配置－－也就是IOC注入；

    3、如果这个Bean已经实现了BeanNameAware接口，会调用它实现的setBeanName(String)方法，此处传递的就是Spring配置文件中Bean的id值

    4、如果这个Bean已经实现了BeanFactoryAware接口，会调用它实现的setBeanFactory(setBeanFactory(BeanFactory)传递的是Spring工厂自身（可以用这个方式来获取其它Bean，只需在Spring配置文件中配置一个普通的Bean就可以）；

    5、如果这个Bean已经实现了ApplicationContextAware接口，会调用setApplicationContext(ApplicationContext)方法，传入Spring上下文（同样这个方式也可以实现步骤4的内容，但比4更好，因为ApplicationContext是BeanFactory的子接口，有更多的实现方法）；

    6、如果这个Bean关联了BeanPostProcessor接口，将会调用postProcessBeforeInitialization(Object obj, String s)方法，BeanPostProcessor经常被用作是Bean内容的更改，并且由于这个是在Bean初始化结束时调用那个的方法，也可以被应用于内存或缓存技术；

    7、如果Bean在Spring配置文件中配置了init-method属性会自动调用其配置的初始化方法。

    8、如果这个Bean关联了BeanPostProcessor接口，将会调用postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法、；

    注：以上工作完成以后就可以应用这个Bean了，那这个Bean是一个Singleton的，所以一般情况下我们调用同一个id的Bean会是在内容地址相同的实例，当然在Spring配置文件中也可以配置非Singleton，这里我们不做赘述。

    9、当Bean不再需要时，会经过清理阶段，如果Bean实现了DisposableBean这个接口，会调用那个其实现的destroy()方法；

    10、最后，如果这个Bean的Spring配置中配置了destroy-method属性，会自动调用其配置的销毁方法。

以上10步骤可以作为面试或者笔试的模板，另外我们这里描述的是应用Spring上下文Bean的生命周期，如果应用Spring的工厂也就是BeanFactory的话去掉第5步就Ok了。

---

  这Spring框架中，一旦把一个bean纳入到Spring IoC容器之中，这个bean的生命周期就会交由容器进行管理，一般担当管理者角色的是BeanFactory或ApplicationContext。认识一下Bean的生命周期活动，对更好的利用它有很大的帮助。

    下面以BeanFactory为例，说明一个Bean的生命周期活动：

• Bean的建立

      由BeanFactory读取Bean定义文件，并生成各个实例。

• Setter注入

      执行Bean的属性依赖注入。

• BeanNameAware的setBeanName()

      如果Bean类实现了org.springframework.beans.factory.BeanNameAware接口，则执行其setBeanName()方法。

• BeanFactoryAware的setBeanFactory()

      如果Bean类实现了org.springframework.beans.factory.BeanFactoryAware接口，则执行其setBeanFactory()方法。

• BeanPostProcessors的processBeforeInitialization()

      容器中如果有实现org.springframework.beans.factory.BeanPostProcessors接口的实例，则任何Bean在初始化之前都会执行这个实例的processBeforeInitialization()方法。

• InitializingBean的afterPropertiesSet()

      如果Bean类实现了org.springframework.beans.factory.InitializingBean接口，则执行其afterPropertiesSet()方法。

• Bean定义文件中定义init-method

      在Bean定义文件中使用“init-method”属性设定方法名称，如下：

<bean id="demoBean" class="com.yangsq.bean.DemoBean" init-method="initMethod">
  .......
 </bean>

      这时会执行initMethod()方法，注意，这个方法是不带参数的。

• BeanPostProcessors的processAfterInitialization()

      容器中如果有实现org.springframework.beans.factory.BeanPostProcessors接口的实例，则任何Bean在初始化之前都会执行这个实例的processAfterInitialization()方法。

• DisposableBean的destroy()

      在容器关闭时，如果Bean类实现了org.springframework.beans.factory.DisposableBean接口，则执行它的destroy()方法。

• Bean定义文件中定义destroy-method

      在容器关闭时，可以在Bean定义文件中使用“destory-method”定义的方法

<bean id="demoBean" class="com.yangsq.bean.DemoBean" destory-method="destroyMethod">
  .......
</bean>

       这时会执行destroyMethod()方法，注意，这个方法是不带参数的。

   以上就是BeanFactory维护的一个Bean的生命周期。下面这个图可能更直观一些：

   如果使用ApplicationContext来维护一个Bean的生命周期，则基本上与上边的流程相同，只不过在执行BeanNameAware的setBeanName()后，若有Bean类实现了org.springframework.context.ApplicationContextAware接口，则执行其setApplicationContext()方法，然后再进行BeanPostProcessors的processBeforeInitialization()

   实际上，ApplicationContext除了向BeanFactory那样维护容器外，还提供了更加丰富的框架功能，如Bean的消息，事件处理机制等。

3、给了一个场景，在一个数组中怎么找出两个相加是10的数

思路1：可以用hash表来存储数组中的元素，这样我们取得一个数后，去判断sum - val 在不在数组中，如果在数组中，则找到了一对二元组，它们的和为sum，该算法的缺点就是需要用到一个hash表，增加了空间复杂度。

思路2：同样是基于查找，我们可以先将数组排序，然后依次取一个数后，在数组中用二分查找，查找sum -val是否存在，如果存在，则找到了一对二元组，它们的和为sum，该方法与上面的方法相比，虽然不用实现一个hash表，也没不需要过多的空间，但是时间多了很多。排序需要O(nLogn)，二分查找需要(Logn)，查找n次，所以时间复杂度为O(nLogn)。

思路3：该方法基于第2种思路，但是进行了优化，在时间复杂度和空间复杂度是一种折中，但是算法的简单直观、易于理解。首先将数组排序，然后用两个指向数组的指针，一个从前往后扫描，一个从后往前扫描，记为first和last，如果 fist + last < sum 则将fist向前移动，如果fist + last > sum，则last向后移动。

Given an array A[] and a number x, check for pair in A[] with sum as x

Write a C program that, given an array A[] of n numbers and another number x, determines whether or not there exist two elements in S whose sum is exactly x.

Recommended: Please solve it on “PRACTICE ” first, before moving on to the solution.

METHOD 1 (Use Sorting)

Algorithm:

hasArrayTwoCandidates (A[], ar_size, sum)
1) Sort the array in non-decreasing order.
2) Initialize two index variables to find the candidate 
   elements in the sorted array.
       (a) Initialize first to the leftmost index: l = 0
       (b) Initialize second  the rightmost index:  r = ar_size-1
3) Loop while l < r.
       (a) If (A[l] + A[r] == sum)  then return 1
       (b) Else if( A[l] + A[r] <  sum )  then l++
       (c) Else r--    
4) No candidates in whole array - return 0

Time Complexity: Depends on what sorting algorithm we use. If we use Merge Sort or Heap Sort then (-)(nlogn) in worst case. If we use Quick Sort then O(n^2) in worst case.
Auxiliary Space : Again, depends on sorting algorithm. For example auxiliary space is O(n) for merge sort and O(1) for Heap Sort.

Example:
Let Array be {1, 4, 45, 6, 10, -8} and sum to find be 16

Sort the array
A = {-8, 1, 4, 6, 10, 45}

Initialize l = 0, r = 5
A[l] + A[r] ( -8 + 45) > 16 => decrement r. Now r = 10
A[l] + A[r] ( -8 + 10) < 2 => increment l. Now l = 1
A[l] + A[r] ( 1 + 10) < 16 => increment l. Now l = 2
A[l] + A[r] ( 4 + 10) < 14 => increment l. Now l = 3
A[l] + A[r] ( 6 + 10) == 16 => Found candidates (return 1)

Note: If there are more than one pair having the given sum then this algorithm reports only one. Can be easily extended for this though.

// Java solution for above problem
class Main
{
    static boolean hasArrayTwoCandidates(int A[], int arr_size, int sum)
    {
        int l, r;
       
        /* Sort the elements */
        sort(A, 0, arr_size-1);
       
        /* Now look for the two candidates 
           in the sorted array*/
        l = 0;
        r = arr_size-1; 
        while (l < r)
        {
             if(A[l] + A[r] == sum)
                  return true; 
             else if(A[l] + A[r] < sum)
                  l++;
             else // A[i] + A[j] > sum
                  r--;
        }    
        return false;
    }
 
     
    /* Below functions are only to sort the 
       array using QuickSort    */
         
    /* This function takes last element as pivot,
       places the pivot element at its correct
       position in sorted array, and places all
       smaller (smaller than pivot) to left of
       pivot and all greater elements to right
       of pivot */
    static int partition(int arr[], int low, int high)
    {
        int pivot = arr[high]; 
         
        // index of smaller element
        int i = (low-1); 
        for (int j=low; j<=high-1; j++)
        {
            // If current element is smaller than or
            // equal to pivot
            if (arr[j] <= pivot)
            {
                i++;
   
                // swap arr[i] and arr[j]
                int temp = arr[i];
                arr[i] = arr[j];
                arr[j] = temp;
            }
        }
   
        // swap arr[i+1] and arr[high] (or pivot)
        int temp = arr[i+1];
        arr[i+1] = arr[high];
        arr[high] = temp;
   
        return i+1;
    }
   
    /* The main function that 
       implements QuickSort()
       arr[] --> Array to be sorted,
       low  --> Starting index,
       high  --> Ending index */
    static void sort(int arr[], int low, int high)
    {
        if (low < high)
        {
            /* pi is partitioning index, arr[pi] is 
              now at right place */
            int pi = partition(arr, low, high);
   
            // Recursively sort elements before
            // partition and after partition
            sort(arr, low, pi-1);
            sort(arr, pi+1, high);
        }
    }
      
    //main function
    public static void main(String args[])
    {
        int A[] = {1, 4, 45, 6, 10, -8};
        int n = 16;
        int arr_size = 6;
          
        if( hasArrayTwoCandidates(A, arr_size, n))
            System.out.println("Array has two "+ 
                         "elements with given sum");
        else
            System.out.println("Array doesn't have "+
                      "two elements with given sum");
       
    }
  
}

  

4、抽象类和接口区别

一 接口和抽象类的相似性

1 接口和抽象类都不能被实例化，它们都位于继承树的顶端，用于被其他类实现和继承。

2 接口和抽象类都可以包含抽象方法，实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法。

二 接口和抽象类的区别

1 接口里只能包含抽象方法，静态方法和默认方法，不能为普通方法提供方法实现，抽象类则完全可以包含普通方法。

2 接口里只能定义静态常量，不能定义普通成员变量，抽象类里则既可以定义普通成员变量，也可以定义静态常量。

3 接口不能包含构造器，抽象类可以包含构造器，抽象类里的构造器并不是用于创建对象，而是让其子类调用这些构造器来完成属于抽象类的初始化操作。

4 接口里不能包含初始化块，但抽象类里完全可以包含初始化块。

5 一个类最多只能有一个直接父类，包括抽象类，但一个类可以直接实现多个接口，通过实现多个接口可以弥补Java单继承不足。

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关键字: 抽象类与接口的区别

abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义进行支持的两种机制，正是由于这两种机制的存在，才赋予了Java强大的面向对象能力。 abstract class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性，甚至可以相互替换，因此很多开发者在进行抽象类定义时对于 abstract class和interface的选择显得比较随意。

其实，两者之间还是有很大的区别的，对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。本文将对它们之间的区别进行一番剖析，试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。

一、理解抽象类

abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类（本文中的抽象类并非从abstract class翻译而来，它表示的是一个抽象体，而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法，请读者注意区分）定义的，那么什么是抽象类，使用抽象类能为我们带来什么好处呢？

在面向对象的概念中，我们知道所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来却不是 这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。抽象类往往用来表征我们在对问题领 域进行分析、设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象。

比如：如果我们进行一个图形编辑软件的开发，就会发现问题领域存在着圆、三角形 这样一些具体概念，它们是不同的，但是它们又都属于形状这样一个概念，形状这个概念在问题领域是不存在的，它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念在问题 领域没有对应的具体概念，所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。

在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。我们可以构造出一个固定的一组行 为的抽象描述，但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类，而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可 以操作一个抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体，因此它可以是不允许修改的；同时，通过从这个抽象体派生，也可扩展此模块的行为功能。熟悉OCP的读 者一定知道，为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle)，抽象类是其中的关键所在。

二、从语法定义层面看abstract class和interface

在语法层面，Java语言对于abstract class和interface给出了不同的定义方式，下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下：

java 代码

1. abstract class Demo ｛    
2.   
3. abstract void method1();    
4.   
5. abstract void method2();    
6.   
7. …    
8.   
9. ｝    

使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下：

java 代码

1. interface Demo {    
2.   
3. void method1();    
4.   
5. void method2();    
6.   
7. …    
8.   
9. }    

在abstract class方式中，Demo可以有自己的数据成员，也可以有非abstarct的成员方法，而在interface方式的实现中，Demo只能够有静态的 不能被修改的数据成员（也就是必须是static final的，不过在interface中一般不定义数据成员），所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说，interface是一种特殊 形式的abstract class。

从编程的角度来看，abstract class和interface都可以用来实现"design by contract"的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。

首先，abstract class在Java语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系。但是，一个类却可以实现多个interface。也许，这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。

其次，在abstract class的定义中，我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中，方法却不能拥有默认行为，为了绕过这个限制，必须使用委托，但是这会 增加一些复杂性，有时会造成很大的麻烦。

在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题，那就是可能会造成维护上的 麻烦。因为如果后来想修改类的界面（一般通过abstract class或者interface来表示）以适应新的情况（比如，添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数）时，就会非常的麻烦，可能要花费很多的时 间（对于派生类很多的情况，尤为如此）。但是如果界面是通过abstract class来实现的，那么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。

同样，如果不能在抽象类中定义默认行为，就会导致同样的方法实现出现在该抽象类 的每一个派生类中，违反了"one rule，one place"原则，造成代码重复，同样不利于以后的维护。因此，在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。

三、从设计理念层面看abstract class和interface

上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区别，这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本文将从另一个层面：abstract class和interface所反映出的设计理念，来分析一下二者的区别。作者认为，从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。

前面已经提到过，abstarct class在Java语言中体现了一种继承关系，要想使得继承关系合理，父类和派生类之间必须存在"is a"关系，即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。对于interface 来说则不然，并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的，仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使 论述便于理解，下面将通过一个简单的实例进行说明。

考虑这样一个例子，假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念，该Door具有执行两个动作open和close，此时我们可以通过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型，定义方式分别如下所示：

使用abstract class方式定义Door：

java 代码

1. abstract class Door {    
2.   
3. abstract void open();    
4.   
5. abstract void close()；    
6.   
7. }    

使用interface方式定义Door：

java 代码

1. interface Door {    
2.   
3. void open();    
4.   
5. void close();    
6.   
7. }    

其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract class和interface没有大的区别。

如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢（在 本例中，主要是为了展示abstract class和interface反映在设计理念上的区别，其他方面无关的问题都做了简化或者忽略）下面将罗列出可能的解决方案，并从设计理念层面对这些不 同的方案进行分析。

解决方案一：

简单的在Door的定义中增加一个alarm方法，如下：

java 代码

或者

java 代码

1. interface Door {    
2.   
3. void open();    
4.   
5. void close();    
6.   
7. void alarm();    
8.   
9. }    

那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下：

java 代码

1. class AlarmDoor extends Door {    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. }    

或者

java 代码

1. class AlarmDoor implements Door ｛    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. ｝    

这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP（Interface Segregation Priciple），在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念"报警器"的行为方法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅 依赖于Door这个概念的模块会因为"报警器"这个概念的改变（比如：修改alarm方法的参数）而改变，反之依然。

解决方案二：

既然open、close和alarm属于两个不同的概念，根据ISP原则应该把它 们分别定义在代表这两个概念的抽象类中。定义方式有：这两个概念都使用abstract class方式定义；两个概念都使用interface方式定义；一个概念使用abstract class方式定义，另一个概念使用interface方式定义。

显然，由于Java语言不支持多重继承，所以两个概念都使用abstract class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的，但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。我们一一来分析、说明。

如果两个概念都使用interface方式来定义，那么就反映出两个问题：

1、我们可能没有理解清楚问题领域，AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器？

2、如果我们对于问题领域的理解没有问题，比如：我们通过对于问题领域的分析发现 AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的，那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图，因为在这两个概念的定义上（均使用 interface方式定义）反映不出上述含义。

如果我们对于问题领域的理解是：AlarmDoor在概念本质上是Door，同 时它有具有报警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢？前面已经说过，abstract class在Java语言中表示一种继承关系，而继承关系在本质上是"is a"关系。所以对于Door这个概念，我们应该使用abstarct class方式来定义。另外，AlarmDoor又具有报警功能，说明它又能够完成报警概念中定义的行为，所以报警概念可以通过interface方式定 义。如下所示：

java 代码

1. abstract class Door {    
2.   
3. abstract void open();    
4.   
5. abstract void close()；    
6.   
7. }    

java 代码

1. interface Alarm {    
2.   
3. void alarm();    
4.   
5. }    

java 代码

1. class AlarmDoor extends Door implements Alarm {    
2.   
3. void open() { … }    
4.   
5. void close() { … }    
6.   
7. void alarm() { … }    
8.   
9. }    

这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解，正确的揭示我们的设计 意图。其实abstract class表示的是"is a"关系，interface表示的是"like a"关系，大家在选择时可以作为一个依据，当然这是建立在对问题领域的理解上的，比如：如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器，同时又具有 Door的功能，那么上述的定义方式就要反过来了。

abstract class和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式，它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往反映出对于问题领域中的概 念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理，因为它们表现了概念间的不同的关系（虽然都能够实现需求的功能）。这其实也是语言的一种的惯用法。

 总结几句话来说：

1、抽象类和接口都不能直接实例化，如果要实例化，抽象类变量必须指向实现所有抽象方法的子类对象，接口变量必须指向实现所有接口方法的类对象。

2、抽象类要被子类继承，接口要被类实现。

3、接口只能做方法申明，抽象类中可以做方法申明，也可以做方法实现

4、接口里定义的变量只能是公共的静态的常量，抽象类中的变量是普通变量。

5、抽象类里的抽象方法必须全部被子类所实现，如果子类不能全部实现父类抽象方法，那么该子类只能是抽象类。同样，一个实现接口的时候，如不能全部实现接口方法，那么该类也只能为抽象类。

6、抽象方法只能申明，不能实现。abstract void abc();不能写成abstract void abc(){}。

7、抽象类里可以没有抽象方法

8、如果一个类里有抽象方法，那么这个类只能是抽象类

9、抽象方法要被实现，所以不能是静态的，也不能是私有的。

10、接口可继承接口，并可多继承接口，但类只能单根继承。

　　特别是对于公用的实现代码，抽象类有它的优点。抽象类能够保证实现的层次关系，避免代码重复。然而，即使在使用抽 象类的场合，也不要忽视通过接口定义行为模型的原则。从实践的角度来看，如果依赖于抽象类来定义行为，往往导致过于复杂的继承关系，而通过接口定义行为能 够更有效地分离行为与实现，为代码的维护和修改带来方便。