javaSE_14_抽象类丶接口

抽象类概述

父类中的方法，被它的子类们重写，子类各自的实现都不尽相同。那么父类的方法声明和方法主体，只有声明还有 意义，而方法主体则没有存在的意义了。我们把没有方法主体的方法称为抽象方法。Java语法规定，包含抽象方法的类就是抽象类。类和类之间具有共同特征，将这些共同特征提取出来，形成的就是抽象类。类本身是不存在的，所以抽象类无法创建对象《无法实例化》。

抽象类与抽象方法

• 用abstract关键字来修饰一个类，这个类叫做抽象类。
• 用abstract来修饰一个方法，该方法叫做抽象方法。 抽象方法：只有方法的声明，没有方法的实现。以分号结束： 比如：public abstract void talk();

抽象方法

使用 abstract 关键字修饰方法，该方法就成了抽象方法，抽象方法只包含一个方法名，而没有方法体。

定义格式：

抽象类

如果一个类包含抽象方法，那么该类必须是抽象类。抽象的方法只需在抽象类中，提供声明，不需要实现，起到了一个强制的约束作用，要求子类必须实现

定义格式：

抽象类的成员特点

• 成员变量：既可以是变量也可以是常量
• 构造方法：可以有空参构造也可以有参构造
• 成员方法：可以有抽象方法也可以有普通方法

抽象的使用

继承抽象类的子类必须重写父类所有的抽象方法。否则，该子类也必须声明为抽象类。最终，必须有子类实现该父 类的抽象方法，否则，从最初的父类到最终的子类都不能创建对象，失去意义。

代码演示

定义抽象类

/*
抽象方法：就是加上abstract关键字，然后去掉大括号，直接分号结束。
抽象类：抽象方法所在的类，必须是抽象类才行。在class之前写上abstract即可。
如何使用抽象类和抽象方法：
1. 不能直接创建new抽象类对象。
2. 必须用一个子类来继承抽象父类。
3. 子类必须覆盖重写抽象父类当中所有的抽象方法。
覆盖重写（实现）：子类去掉抽象方法的abstract关键字，然后补上方法体大括号。
4. 创建子类对象进行使用。
 */
public abstract class Animal {
 
    // 这是一个抽象方法，代表吃东西，但是具体吃什么（大括号的内容）不确定。
    public abstract void eat();
 
    // 这是普通的成员方法
    public void normalMethod() {
    }
 
}

定义实现类

package cn.itcast.day09.demo11;
 
public class Cat extends Animal {
 
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
 
}

此时的方法重写，是子类对父类抽象方法的完成实现，我们将这种方法重写的操作，也叫做实现方法。

定义测试类

package cn.itcast.day09.demo11;
 
public class DemoMain {
 
    public static void main(String[] args) {
    //  Animal animal = new Animal(); // 错误写法！不能直接创建抽象类对象
        Cat cat = new Cat();
        cat.eat();
    }
 
}

注意事项

抽象类不能创建对象，如果创建，编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。

• 理解：假设创建了抽象类的对象，调用抽象的方法，而抽象方法没有具体的方法体，没有意义。

抽象类中，可以有构造方法，是供子类创建对象时，初始化父类成员使用的。

• 理解：子类的构造方法中，有默认的super()，需要访问父类构造方法。

抽象类中，不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。

• 理解：未包含抽象方法的抽象类，目的就是不想让调用者创建该类对象，通常用于某些特殊的类结构设 计。

抽象类的子类，必须重写抽象父类中所有的抽象方法，否则，编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象类。

• 理解：假设不重写所有抽象方法，则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后，调用抽象的方法，没有意义。 

抽象类不能被 final 修饰

• 抽象方法不能被 final 修饰，因为抽象方法就是被子类实现的

Java语言中凡是没有方法体的方法都是抽象方法。不对，错误的。

• Object类中就有很多方法都没有方法体，都是以“;”结尾的，但他们都不是抽象方法，例如：public native int hashCode();这个方法底层调用了C++写的动态链接库程序。前面修饰符列表中没有：abstract。有一个native。表示调用JVM本地程序。

应用

• 抽象类中可以包含方法实现，可以将一些公共的代码放到抽象类中，另外在抽象类中可以定义一些抽象的方法，这样就会存在一个约束，而子类必须实现我们定义的方法，如：teacher 必须实现 printInfo 方法，Student 也必须实现 printInfo 方法，方法名称不能修改，必须为 printInfo，这样就能实现多态的机制，有了多态的机制，我们在运行期就可以动态的调用子类的方法。所以在运行期可以灵活的互换实现。

接口

什么是接口？

• 一方面，有时必须从几个类中派生出一个子类，继承它们所有的属性和方 法。但是，Java不支持多重继承。有了接口，就可以得到多重继承的效果。另一方面，有时必须从几个类中抽取出一些共同的行为特征，而它们之间又 没有is-a的关系，仅仅是具有相同的行为特征而已。例如：鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、充电器、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘等都支持USB连接。
• 接口就是规范，定义的是一组规则，体现了现实世界中“如果你是/要...则必须能...”的思想。继承是一个"是不是"的关系，而接口实现则是 "能不能" 的关系。
• 接口的本质是契约，标准，规范，就像我们的法律一样。制定好后大家都要遵守。接口(interface)是抽象方法和常量值定义的集合。

接口的特点

• 用interface来定义。
• 接口中的所有成员变量都默认是由public static final修饰的。
• 接口中的所有抽象方法都默认是由public abstract修饰的。
• 接口中没有构造器。
• 接口采用多继承机制。
• 接口支持多继承，一个接口可以继承多个接口。

定义格式

 

示例：

/*
    接口：
        1、接口也是一种“引用数据类型”。编译之后也是一个class字节码文件。
        2、接口是完全抽象的。（抽象类是半抽象。）或者也可以说接口是特殊的抽象类。
        3、接口怎么定义，语法是什么？
            [修饰符列表] interface 接口名{}
        4、接口支持多继承，一个接口可以继承多个接口。
        5、接口中只包含两部分内容，一部分是：常量。一部分是：抽象方法。接口中没有其它内容了。只有以上两部分。
        6、接口中所有的元素都是public修饰的。（都是公开的。）
        7、接口中的抽象方法定义时：public abstract修饰符可以省略。
        8、接口中的方法都是抽象方法，所以接口中的方法不能有方法体。
        9、接口中的常量的public static final可以省略。
*/
public class Test01{
    public static void main(String[] args){

        // 访问接口的常量。
        System.out.println(MyMath.PI);

        // 常量能重新赋值吗？
        //错误: 无法为最终变量PI分配值
        //MyMath.PI = 3.1415928;

        //错误: 无法为最终变量k分配值
        //MyMath.k = 111;
    }
}

// 定义接口
interface A{

}

// 接口支持继承
interface B extends A{

}

// 一个接口可以继承多个接口（支持多继承）
interface C extends A, B{
}

// 我的数学接口
interface MyMath{

    // 常量
    //public static final double PI = 3.1415926;

    // public static final可以省略吗？
    double PI = 3.1415926;

    // k是不是常量？？？？是。
    // 接口中随便写一个变量就是常量。
    // 常量：值不能发生改变的变量。
    int k = 100;

    // 抽象方法
    //public abstract int sum(int a, int b);

    // 接口当中既然都是抽象方法，那么在编写代码的时候，public abstract可以省略吗？可以的
    int sum(int a, int b);

    // 接口中的方法可以有方法体吗？错误: 接口抽象方法不能带有主体 

    // 相减的抽象方法
    int sub(int a, int b);

}

注意事项:

• 定义Java类的语法格式：先写extends，后写implements class SubClass extends SuperClass implements InterfaceA{ }
• 一个类可以实现多个接口，接口也可以继承其它接口。
• 实现接口的类中必须提供接口中所有方法的具体实现内容，方可实例化。否则，仍为抽象类。
• 接口的主要用途就是被实现类实现。（面向接口编程）
• 与继承关系类似，接口与实现类之间存在多态性
• 接口和类是并列关系，或者可以理解为一种特殊的类。从本质上讲， 接口是一种特殊的抽象类，这种抽象类中只包含常量和方法的定义 (JDK7.0及之前)，而没有变量和方法的实现。
• 接口A和接口B虽然没有继承关系，但是写代码的时候，可以互转。编译器没意见。但是运行时可能出现：ClassCastException

接口和抽象类的区别

• 接口描述了方法的特征，不给出实现，一方面解决 java 的单继承问题，实现了强大的可接插性
• 抽象类提供了部分实现，抽象类是不能实例化的，抽象类的存在主要是可以把公共的代码移植到抽象类中
• 面向接口编程，而不要面向具体编程（面向抽象编程，而不要面向具体编程）
• 优先选择接口（因为继承抽象类后，此类将无法再继承，所以会丧失此类的灵活性） 

继承和实现都存在的话，代码应该怎么写？

/*
    继承和实现都存在的话，代码应该怎么写？
        extends 关键字在前。
        implements 关键字在后。
*/
public class Test04{
    public static void main(String[] args){
        // 创建对象（表面看Animal类没起作用！）
        Flyable f = new Cat(); //多态。
        f.fly();

        // 同一个接口
        Flyable f2 = new Pig();
        // 调用同一个fly()方法，最后的执行效果不同。
        f2.fly();

        Flyable f3 = new Fish();
        f3.fly();
    }
}

// 动物类：父类
class Animal{
}

// 可飞翔的接口（是一对翅膀）
// 能插拔的就是接口。（没有接口你怎么插拔。）
// 内存条插到主板上，他们之间有接口。内存条可以更换。
// 接口通常提取的是行为动作。
interface Flyable{
    void fly();
}

// 动物类子类：猫类
// Flyable是一个接口，是一对翅膀的接口，通过接口插到猫身上，让猫变的可以飞翔。
class Cat extends Animal implements Flyable{
    public void fly(){
        System.out.println("飞猫起飞，翱翔太空的一只猫，很神奇，我想做一只猫！！");
    }
}

// 蛇类，如果你不想让它飞，可以不实现Flyable接口
// 没有实现这个接口表示你没有翅膀，没有给你插翅膀，你肯定不能飞。
class Snake extends Animal{
}

// 想飞就插翅膀这个接口。
class Pig extends Animal implements Flyable{
    public void fly(){
        System.out.println("我是一只会飞的猪！！！");
    }
}

// 鱼（默认实际上是存在继承的，默认继承Object。）
/*
class Fish extends Object implements Flyable{
}
*/
class Fish implements Flyable{ //没写extends，也是有的，默认继承Object。
    public void fly(){
        System.out.println("我是六眼飞鱼（流言蜚语）！！！");
    }
}

Java 7及以前的JDK

那么接口中可以包含的内容有常量：

/*
接口当中也可以定义“成员变量”，但是必须使用public static final三个关键字进行修饰。
从效果上看，这其实就是接口的【常量】。
格式：
public static final 数据类型 常量名称 = 数据值;
备注：
一旦使用final关键字进行修饰，说明不可改变。
注意事项：
1. 接口当中的常量，可以省略public static final，注意：不写也照样是这样。
2. 接口当中的常量，必须进行赋值；不能不赋值。
3. 接口中常量的名称，使用完全大写的字母，用下划线进行分隔。（推荐命名规则）
 */
public interface MyInterfaceConst {
 
    // 这其实就是一个常量，一旦赋值，不可以修改
    public static final int NUM_OF_MY_CLASS = 12;
 
}

也可以包含的内容抽象方法

/*
在任何版本的Java中，接口都能定义抽象方法。
格式：
public abstract 返回值类型 方法名称(参数列表);
注意事项：
1. 接口当中的抽象方法，修饰符必须是两个固定的关键字：public abstract
2. 这两个关键字修饰符，可以选择性地省略。
3. 方法的三要素，可以随意定义。
 */
public interface MyInterfaceAbstract {
 
    // 这是一个抽象方法
    public abstract void methodAbs1();
 
    // 这也是抽象方法
    abstract void methodAbs2();
 
    // 这也是抽象方法
    public void methodAbs3();
 
    // 这也是抽象方法
    void methodAbs4();
 
}

从Java 8开始

接口里允许定义默认方法

/*
从Java 8开始，接口里允许定义默认方法。
格式：
public default 返回值类型 方法名称(参数列表) {
    方法体
}
备注：接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题。
 */
public interface MyInterfaceDefault {
 
    // 抽象方法
    public abstract void methodAbs();
 
 
    // 新添加的默认方法
    public default void methodDefault() {
        System.out.println("这是新添加的默认方法");
    }
 
}

从Java 9开始

接口当中允许定义私有方法

/*
问题描述：
我们需要抽取一个共有方法，用来解决两个默认方法之间重复代码的问题。
但是这个共有方法不应该让实现类使用，应该是私有化的。
1. 普通私有方法，解决多个默认方法之间重复代码问题
格式：
private 返回值类型 方法名称(参数列表) {
    方法体
}
2. 静态私有方法，解决多个静态方法之间重复代码问题
格式：
private static 返回值类型 方法名称(参数列表) {
    方法体
}
 */
public interface MyInterfacePrivateA {
 
    public default void methodDefault1() {
        System.out.println("默认方法1");
        methodCommon();
    }
 
    public default void methodDefault2() {
        System.out.println("默认方法2");
        methodCommon();
    }
 
    private void methodCommon() {
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");
    }
 
}

注意事项

• 若一个接口中定义了一个默认方法，而另外一个接口中也定义了一个同名同参数的方法（不管此方法是否是默认方法），在实现类同时实现了这两个接口时，会出现：接口冲突。 解决办法：实现类必须覆盖接口中同名同参数的方法，来解决冲突。
• 若一个接口中定义了一个默认方法，而父类中也定义了一个同名同参数的非抽象方法，则不会出现冲突问题。因为此时遵守：类优先原则。接口中具有相同名称和参数的默认方法会被忽略。

接口的使用

1. 接口不能直接使用，必须有一个“实现类”来“实现”该接口。

格式：

public class 实现类名称 implements 接口名称 {
                  // ...
}

2. 接口的实现类必须覆盖重写（实现）接口中所有的抽象方法。实现：去掉abstract关键字，加上方法体大括号。

3. 创建实现类的对象，进行使用。

接口在开发中的作用

• 接口在开发中的作用，类似于多态在开发中的作用。多态：面向抽象编程，不要面向具体编程。降低程序的耦合度。提高程序的扩展力。

总结一句话：三个字“解耦合”

• 面向接口编程，可以降低程序的耦合度，提高程序的扩展力。符合OCP开发原则。接口的使用离不开多态机制。（接口+多态才可以达到降低耦合度。）
• 接口可以解耦合，解开的是谁和谁的耦合！！！任何一个接口都有调用者和实现者。接口可以将调用者和实现者解耦合。调用者面向接口调用。实现者面向接口编写实现。
• 以后进行大项目的开发，一般都是将项目分离成一个模块一个模块的，模块和模块之间采用接口衔接。降低耦合度。

类型和类型之间的关系：

is a（继承）、has a（关联）、like a（实现）

• is a：Cat is a Animal（猫是一个动物）凡是能够满足is a的  表示“继承关系”A extends B
• has a：I has a Pen（我有一支笔）凡是能够满足has a关系的表示“关联关系” 关联关系通常以“属性”的形式存在。
• like a: Cooker like a FoodMenu（厨师像一个菜单一样）凡是能够满足like a关系的表示“实现关系”实现关系通常是：类实现接口。A implements B

类和接口的关系

• 类与类的关系：继承关系，只能单继承，但是可以多层继承
• 类与接口的关系：实现关系，可以单实现，也可以多实现，还可以在继承一个类的同时实现多个接口
• 接口与接口的关系：​ 继承关系，可以单继承，也可以多继承