初始Java篇（JavaSE基础语法）（7）抽象类和接口（上）

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抽象类

抽象类的概念：

抽象类语法

抽象类特性

抽象类的作用

接口

接口的概念：

语法规则

接口使用

接口特性

抽象类

抽象类的概念：

在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，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。

例如：有一个Animal类其中只有一个bark方法，但是没有具体实现逻辑，那么我们就把这个类称为抽象类。如下图所示：

至于为什么可以这样设计呢？因为Animal是动物类，但是又不是一个具体的动物，因此其内部的bark方法就无法具体实现。如果是狗类的话，就可以汪汪汪，如果是猫类的话，就可以喵喵喵。

像这种没有实际工作的方法, 我们可以把它设计成一个抽象方法(abstract method), 包含抽象方法的类我们称为抽象类(abstract class)

抽象类语法

在Java中，一个类如果被 abstract 修饰就称为抽象类，抽象类中被 abstract 修饰的方法称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的方法体。

// 抽象类的定义格式
// 访问限定修饰符 abstract class 类名

public abstract class Test {
    //……
}

// 抽象方法的定义格式
// abstract 访问限定修饰符 返回值 方法名（参数列表）

abstract public void bark() {
    //……
}

抽象类特性

1. 抽象类不能直接实例化对象。

2. 抽象方法不能是 private 的。

3. 抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写

4. 抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰子类。

abstract class Animal {
    abstract public void bark();
}

abstract class Cat extends Animal {
    abstract public void run();
}

class LittleFlowerCatCat extends Cat {
    //既要重写父类（不一定是直系）的所有抽象方法

    //重写Animal的抽象方法
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println("miaomiao");
    }

    //重写Cat的抽象方法
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("papa");
    }
}

5. 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类。

6. 抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量。

抽象类的作用

抽象类本身不能被实例化，要想使用，只能创建该抽象类的子类，然后让子类重写抽象类中的抽象方法。有小伙伴会质疑：普通的类也可以被继承呀，普通的方法也可以被重写呀。为啥非得用抽象类和抽象方法呢? 确实如此。但是使用抽象类相当于多了一重编译器的校验。使用抽象类的场景就如上面的代码，实际工作不应该由父类完成，而应由子类完成。那么此时如果不小心误用成父类了，使用普通类编译器是不会报错的。但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误, 让我们尽早发现问题。很多语法存在的意义都是为了 "预防出错"，例如我们曾经用过的 final 也是类似。创建的变量用户不去修改，不就相当于常量嘛? 但是加上 final 能够在不小心误修改的时候，让编译器及时提醒我们。充分利用编译器的校验，在实际开发中是非常有意义的。

接口

接口的概念：

在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB口，电源插座等。

电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘...所有符合USB协议的设备。

电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲...所有符合规范的设备。

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，接口可以看成是：多个类的公共规范，是一种引用数据类型。

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。

interface 接口名 {
    // 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，推荐方式4，代码更简洁
}

接口前面也可以加访问限定修饰符。

注意：

1. 创建接口时，接口的命名一般以大写字母 I 开头。

2. 接口的命名一般使用 "形容词" 词性的单词。

3. 阿里编码规范中约定，接口中的方法和属性不要加任何修饰符号（也就是不要加上public abstract），保持代码的简洁性。

接口使用

接口不能直接使用，必须要有一个"实现类"来"实现"该接口，实现接口中的所有抽象方法。

interface ITest{
    // 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
}

//        类        实现      接口 
class TestDrive implements ITest {
    //重写接口中所有的抽象方法
    
    //因为接口中的抽象方法都是由public修饰，因此的方法都是要由public修饰
    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("重写method1这个抽象方法");
    }

    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("重写method2这个抽象方法");
    }

    @Override
    public void method3() {
        System.out.println("重写method3这个抽象方法");
    }

    @Override
    public void method4() {
        System.out.println("重写method3这个抽象方法");
    }
}

注意：子类和父类之间是extends（继承）关系，类与接口之间是 implements（实现）关系。

练习：请实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子 1. USB接口：包含打开设备、关闭设备功能 2. 笔记本类：包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能 3. 鼠标类：实现USB接口，并具备点击功能 4. 键盘类：实现USB接口，并具备输入功能。

思路：创建一个USB的接口，分别写上打开和关闭 USB设备的抽象方法，再分别由鼠标类和键盘类实现，最后创建一个电脑类，写一个使用USB设备的方法即可。

//创建一个USB接口
interface USB {
    //打开设备和关闭设备的功能
    void open();
    void close();
}


//鼠标类
class Mouse implements USB{
    //实现USB接口
    public void open() {
        System.out.println("打开鼠标，开始点击！");
    }
    public void close() {
        System.out.println("关闭鼠标，结束点击！");
    }
    //实现点击功能
    public void click() {
        System.out.println("正在疯狂点击鼠标~");
    }
}


//键盘类
class KeyBoard implements USB {
    //实现USB接口
    public void open() {
        System.out.println("打开键盘，开始敲击！");
    }
    public void close() {
        System.out.println("关闭键盘，结束敲击！");
    }
    //实现敲击功能
    public void strike() {
        System.out.println("疯狂敲键盘~");
    }
}


//创建一个电脑类
class Computer {
    //开机和关机的功能
    public void open() {
        System.out.println("打开电脑，开始工作！");
    }
    public void close() {
        System.out.println("关闭电脑，结束工作！");
    }
    //使用USB设备
    public void useDrive(USB usb) {
        //打开USB设备
        usb.open();
        //判断是那个设备打开的USB
        if (usb instanceof Mouse) {
            //运行鼠标
            //只有Mouse才有click方法，因此要强制类型转换
            ((Mouse) usb).click();
        }else if (usb instanceof KeyBoard) {
            //运行键盘
            //只有KeyBoard才有Strike方法，因此要强制类型转换
            ((KeyBoard) usb).strike();
        }
        //关闭USB设备
        usb.close();
    }
}


public class TestUsb {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个电脑对象
        Computer computer = new Computer();
        //创建一个鼠标对象
        Mouse mouse = new Mouse();
        //创建一个键盘对象
        KeyBoard keyboard = new KeyBoard();
        //开始使用电脑
        computer.open();
        //开始使用鼠标
        computer.useDrive(mouse);
        //开始使用键盘
        computer.useDrive(keyboard);
        //关闭电脑
        computer.close();
    }
}

这里介绍一个关键字 instanceof 。

功能：用来判断一个对象是否属于某个类或其子类的实例，或者是实现了某个接口。instanceof 键字会返回一个布尔值，如果对象确实是指定类的实例（或者位于该类的继承链上），那么返回true；否则，返回false。

语法规则：

object instanceof ClassName

其中，object 是要检查的对象，而 ClassName 是你想确认的类名（也可以是接口名）。这在需要检查对象的实际类型时特别有用，尤其是在进行类型转换之前，以确保转换是安全的，避免抛出ClassCastException 异常。

在上面那个代码中的用处就是判断usb是否是Mouse或KeyBoard的实例。

接口特性

1. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象。

2. 接口中每一个方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是 public abstract，其他修饰符都会报错）。

3. 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（重写接口中的抽象方法）。

4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限，只能是public修饰。

5. 接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量，即常量。

注意：接口中的成员变量因为都有final修饰，即常量，因此就要有初始值，否则就会报错。

6. 接口中不能有静态代码块、实例代码块和构造方法。

7. 接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class。

8. 如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类。

9. jdk8（以后的版本）中新增：接口中还可以包含default方法。

那么这个有什么用途呢？被default修饰的方法可以有方法体。

interface ITest {
    //正常抽象方法
    void method1();
    //被default修饰的抽象方法
    default public void method2(){
        System.out.println("被default修饰的方法，可以有方法体");
    }
}
public class Test implements ITest{
    public void method1(){
        System.out.println("重写method1方法");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        test.method1();
        test.method2();
    }
}