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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。
在打印图形例子中(【JavaSE】关于多态那些事儿),我们发现,父类 Shape 中的 draw 方法好像并没有什么实际工作,主要的绘制图形都是由 Shape 的各种子类的 draw 方法来完成的。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)。
在 Java 中,一个类如果被 abstract 修饰称为抽象类,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实现体。但是抽象类也是类,内部可以包含普通方法和属性,甚至构造方法:
- //抽象类,使用 abstract 修饰
- abstract class Shape{
- //抽象方法,使用 abstract 修饰
- public abstract void draw();
- abstract public void calcuArea();
-
- public double getArea(){
- return area;
- }
-
- public double area;
-
- public Shape(){
-
- }
- }
如果一个普通类,继承了一个抽象类,而这个抽象类里存在抽象方法,那这个普通类就一定要重写抽象类里面的抽象方法,否则就会报错。又或者,可以把 Dog 类也写成 abstract 类。
- public abstract class Animal {
- public String name;
- public int age;
-
- public Animal(String name, int age) {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
-
- public abstract void food();
- }
-
- class Dog extends Animal{
- public Dog(String name , int age){
- super(name,age);
- }
- public void food(){
- System.out.println(name+"吃狗粮~");
- }
- }
抽象类的注意事项:
1. 抽象类得使用 abstract 修饰
2. 抽象类不能被实例化
3. 抽象类中,可以有抽象方法,也可以包含非抽象方法,比如构造方法,供子类创建对象时,初 始化父类的成员变量。抽象方法是一个方法被 abstract 修饰,没有具体的方法体。只要包含 抽象方法,这个类必须是抽象类。
4. 抽象类存在的意义就是为了被继承。而当一个普通类继承了一个抽象类,必须重写抽象类中的 抽象方法,否则子类也是抽象类,必须要使用 abstract 修饰
5. 抽象方法是为了被重写,不能被 private 、final、static 修饰,不能是构造方法。所以抽象方法一定要满足重写的规则
由此,抽象类也可以实现多态的思想:
- public abstract class Shape {
- public abstract void draw();
- }
-
- class Circle extends Shape{
- public void draw(){
- System.out.println("⚪");
- }
- }
-
- class Triangle extends Shape{
- public void draw(){
- System.out.println("🔺");
- }
- }
-
- class Star extends Shape{
- public void draw(){
- System.out.println("⭐");
- }
- }
- public class Text {
- public static void drawMap(Shape shape){
- shape.draw();
- }
- public static void main(String[] args) {
- Circle circle = new Circle();
- Triangle triangle = new Triangle();
- Star star = new Star();
-
- Shape[] shapes = {circle,star,triangle,star};
- for (Shape shape:shapes) {
- shape.draw();
- }
- }
- }
输出
⚪
⭐
🔺
⭐
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。
这就不由让人有这么一个疑惑: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 ?
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。
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。
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 IShape {
- void drawshape();
- }
接口的注意事项:
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. 接口类型是一种引用类型,接口有点像抽象类,因此不能直接 new 接口的对象,也就是接口不能实例化
4. 接口中的成员,默认是 public static final 的,所以接口中的成员变量,都是静态的常量。而为了保持简洁,建议不写;另外可以注意到,如果把 public static final 写出来,在 IDEA 上,会是灰色字样。
5. 接口中的方法,默认是 public abstract 的,但也只能是 public abstract,其他修饰符都会报错,也就是说,接口中的方法只能是抽象方法。同样为了保持代码的简洁性,建议不写。接口中甚至可以有 static 修饰的方法
6. 接口中的方法不能有具体的实现,但是 JDK8 之后,可以有一个 default 修饰的默认方法,里面可以有具体的实现
- public interface IShape {
- void drawshape();
- default void shake(){
- System.out.println("shake shake shake");//default 修饰,可以有具体的方法体
- }
- }
7. 接口中不能有构造方法以及静态代码块(因为接口中的成员变量都是静态常量,不需要构造方法来初始化了)
8. 接口不能直接使用,必须被类实现,使用关键字 implements,实现接口中的所有抽象方法。
public class 类名称 implements 接口名称{
......
}
- class Love implements IShape{
-
- @Override
- public void drawshape() {
- System.out.println("❤");
- }
-
- @Override
- public void shake() {
- System.out.println("nod nod nod ");
- }
- }
-
- class Star implements IShape{
- @Override
- public void drawshape() {
- System.out.println("✨");
- }
-
- @Override
- public void shake() {
- System.out.println("kick kick kick ");
- }
- }
- public class Text {
-
- public static void func(IShape shape){
- shape.drawshape();
- shape.shake();
- }
-
- public static void main(String[] args) {
- IShape shape = new Love(); //向上转型
- IShape shape1 = new Star();
- func(shape);
- func(shape1);
-
- }
- }
由上述代码可以知道,接口可以发生向上转型,可以重写,可以动态绑定,也就可以多态了。
9. 接口中,可以有 static 修饰的方法,此时就一定要有具体实现。
- public interface IShape {
- void drawshape();
-
- static void func(){
- System.out.println("Hello~Hello");
- }
- }
-
- public class Text {
- public static void main(String[] args) {
- IShape.func();
- }
- }
10. 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
- public interface IUSB {
- void deviceOpen();
- void deviceClose();
-
- double size = 3.5; //默认为 public static final
- }
11. 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
12. 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
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
- //USB 接口
- public interface IUSB {
- void deviceOpen();
- void deviceClose();
- }
-
- //鼠标类
- public class Mouse implements IUSB{
- @Override
- public void deviceOpen() {
- System.out.println("鼠标连接");
- }
-
- @Override
- public void deviceClose() {
- System.out.println("弹出鼠标");
- }
-
- void click(){
- System.out.println("点~点~点~");
- }
- }
-
- //键盘类
- public class KeyBorad implements IUSB{
- @Override
- public void deviceOpen() {
- System.out.println("键盘连接");
- }
-
- @Override
- public void deviceClose() {
- System.out.println("键盘弹出");
- }
-
- void printKeyBorad(){
- System.out.println("键盘输入");
- }
- }
-
- //电脑类
- public class Computer {
- void open(){
- System.out.println("开机");
- }
-
- void close(){
- System.out.println("关机");
- }
-
- void useDevice(IUSB usb){
- usb.deviceOpen(); //动态绑定 -> 多态
- if(usb instanceof Mouse){
- Mouse mouse = (Mouse) usb; //向下转型
- mouse.click();
- }else if(usb instanceof KeyBorad){
- KeyBorad keyBorad = (KeyBorad) usb;
- keyBorad.printKeyBorad();
- }
- usb.deviceClose();
- }
- }
-
- //Text 类
- public class Text {
-
- public static void main(String[] args) {
- Computer computer = new Computer();
- IUSB usbM = new Mouse();
- computer.open();
- computer.useDevice(usbM);
- System.out.println("==========================");
- IUSB usbK = new KeyBorad();
- computer.useDevice(usbK);
- computer.close();
-
- // 也可以这样写,在传参的时候发生向上转型:
- // Mouse mouse = new Mouse();
- // Keyboard keyboard = new Keyboard();
- // computer.useDevice(mouse);
- // computer.useDevice(keyboard);
- }
- }
我们还可以注意到一件事情,就是不管是鼠标类还是键盘类,里面的重写函数的访问权限都是 public 的,请问能不能写成其他的访问权限?
答案是不能的。根据前问所学,我们知道,接口中的方法都是默认 public abstract 的,而重写的规则里明确规定了,重写方法的访问权限要大于等于被重写方法的访问权限,而如果被重写方法已经是 public 的了,那么重写方法的访问权限只能是 public !!
所以这里可以得到接口注意事项的第十三条:
13. 重写接口中方法时,只能使用 public 修饰
在 Java 中,类和类之间是单继承的,一个类只能有一个父类,即 Java 中不支持多继承,但是一个类可以实现多个接 口。
下面请看一个动物类的例子:
- abstract public class Animal {
- public String name;
-
- public Animal(String name) {
- this.name = name;
- }
- }
-
- interface IRunning{
- void run();
- }
-
- interface IFlying{
- void fly();
- }
-
- interface ISwimming{
- void swim();
- }
-
- class Dog extends Animal implements IRunning{
- public Dog(String name) {
- super(name);
- }
-
- @Override
- public void run() {
- System.out.println(this.name + "正在跑步!");
- }
- }
-
- class Duck extends Animal implements IRunning,IFlying,ISwimming{
- public Duck(String name) {
- super(name);
- }
-
- @Override
- public void run() {
- System.out.println(this.name + "正撒丫子飞奔");
- }
-
- @Override
- public void fly() {
- System.out.println(this.name + "在飞~");
- }
-
- @Override
- public void swim() {
- System.out.println(this.name + "在游泳~");
- }
- }
-
- class Robot implements IRunning{
- public String name;
-
- public Robot(String name) {
- this.name = name;
- }
-
- @Override
- public void run() {
- System.out.println(this.name + "机器人在跑步");
- }
- }
-
- //Text 类
- public class Text {
-
- public static void walk(IRunning r){
- r.run();
- }
-
- public static void main(String[] args) {
- walk(new Dog("小汪"));
- walk(new Duck("唐老鸭"));
- walk(new Robot("瓦力"));
- }
上述代码中,我们需要了解以下几点:
1. 可以先继承,后实现接口,就是 implements,但反之不可以
2. 可以实现 (implements) 多个接口,彼此用逗号隔开,而 JAVA 不支持多继承
3. 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型, 而只关注某个类是否具备某种能力,拿上面的例子来说,跑这一行为,不但狗、鸭子能实现,机器人也可以!如果把跑这一方法放在了父类Animal 中的话,那就只有动物类能跑的动物才能调用,但是如果放在接口里,那就是世间所有具备跑这一行为的类,都能重写这个方法。
4. 一个类实现多个接口时,每个接口中的抽象方法都要实现,否则类必须设置为抽象类。
5. 继承是 is-a 的意思,而接口表示 has-a, 具有xxx特性。所以上面的鸭子类定义可以理解为,鸭子是动物,具有跑、游泳和飞的特性。
在 Java 中,类和类之间是单继承的,一个类可以实现多个接口,接口与接口之间可以多继承。即:用接口可以达到多继承的目的。
接口可以继承一个接口, 达到复用的效果,使用 extends 关键字。
- interface A{
- void funcA();
- }
-
- interface B{
- void funcB();
- }
-
- interface CC extends A,B{
- void func();
- }
-
- class C implements CC{
- @Override
- public void funcA() {
-
- }
-
- @Override
- public void funcB() {
-
- }
-
- @Override
- public void func() {
-
- }
- }
接口 CC 不仅具备 func 这个功能,还具备 A 和 B 接口的功能。所以当普通类 C 实现接口 CC 时,就得同时重写 func 方法以及 A 和 B 接口里的方法。这样一来,CC 就不用重复定义 A 和 B 中的方法,实现了代码的复用。
总结:
1. 类可以继承一个普通类
2. 类可以继承一个抽象类
3. 类可以继承一个普通类/抽象类的同时,实现一个或一个以上的接口
4. 接口可以 extends 一个或一个以上的其他接口,以此达到拓展多个接口功能
1. 给对象数组排序——Comparadeble 接口、Comparator 接口
- class Student implements Comparable
{ - public String name;
- public int age;
- public int score;
-
- public Student(String name, int age, int score) {
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.score = score;
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return "Student{" +
- "name='" + name + '\'' +
- ", age=" + age +
- ", score=" + score +
- '}';
- }
-
- @Override
- public int compareTo(Student o) {
- if(this.age > o.age) {
- return 1;
- }else if(this.age < o.age) {
- return -1;
- }else {
- return 0;
- }
- //甚至年龄的比较可以只写下面这行的代码
- // return this.age - o.age;
- }
-
- //比较学生的姓名
- // @Override
- // public int compareTo(Student o) {
- // if(this.name.compareTo(o.name)>0){
- // return 1;
- // }else if(this.name.compareTo(o.name)<0){
- // return -1;
- // }else{
- // return 0;
- // }
- // }
-
-
- }
- public class Text {
- public static void main(String[] args) {
- Student[] stu = new Student[3];
- stu[0] = new Student("Liu六大顺",18,88);
- stu[1] = new Student("Qi星高照",22,98);
- stu[2] = new Student("San羊开泰",19,100);
-
- System.out.println(stu[0].compareTo(stu[1]));
-
- //有了compareTo 这个方法,也可以使用 sort 这个方法来进行排序
- // Arrays.sort(students);
- // System.out.println(Arrays.toString(students));
- }
- }
打开接口 Comparable 可以发现,里面只有 compareTo 这一个方法。
当我们比较的对象是学生类时,由于有不同的比较标准,如学生的姓名、年龄、成绩等,我们可以根据自己的需要,写一个比较的方法。当需要比较的是姓名时,查询到 String 类实现了Comparable 这一接口,并且也实现了 compareTo 这一方法,我们就可以直接使用来进行字符串的比较:
而重写 compareTo 方法之后,也可调用 sort 方法:
另一种更加灵活的比较方式:
- //Student 类中这样修改
- import java.util.Comparator;
-
- public class Student {
- public String name;
- public int age;
- public int score;
-
- public Student(String name, int age, int score) {
- this.name = name;
- this.age = age;
- this.score = score;
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return "Student{" +
- "name='" + name + '\'' +
- ", age=" + age +
- ", score=" + score +
- '}';
- }
- }
-
- class AgeComparator implements Comparator
{ - @Override
- public int compare(Student o1, Student o2) {
- return o1.age - o2.age;
- }
- }
-
- class ScoreComparator implements Comparator
{ - @Override
- public int compare(Student o1, Student o2) {
- return o1.score - o2.score;
- }
- }
-
- class NameComparator implements Comparator
{ - @Override
- public int compare(Student o1, Student o2) {
- return o1.name.compareTo(o2.name);
- }
- }
-
- //Text 类中
- import java.util.Arrays;
-
- public class Text {
- public static void main(String[] args) {
- Student[] stu = new Student[3];
- stu[0] = new Student("Liu六大顺",18,88);
- stu[1] = new Student("Qi星高照",22,98);
- stu[2] = new Student("San羊开泰",19,100);
-
- //以年龄比较
- AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
- Arrays.sort(stu,ageComparator);
- System.out.println(Arrays.toString(stu));
-
- //以成绩来比较
- ScoreComparator scoreComparator = new ScoreComparator();
- Arrays.sort(stu,scoreComparator);
- System.out.println(Arrays.toString(stu));
-
- //以姓名排序
- NameComparator nameComparator = new NameComparator();
- Arrays.sort(stu,nameComparator);
- System.out.println(Arrays.toString(stu));
-
- }
-
- }
这里的 sort 方法传了两个参数,一个是 Student 类的对象的数组,一个是一个实现了 Comparator 接口的类,亦被称作比较器,可以找到 Arrays 类里面 sort 的源代码:
2. Clonable 接口和深拷贝
- public static void main(String[] args) {
- Student student = new Student("nini",32,99);
- }
如果要拷贝一份上面的 student 对象,就要用到 Cloneable 这个接口:
打开 Cloneable 这个接口发现,里面啥也没有。 因此,这样的接口叫做空接口,也叫标记接口。Cloneable 接口的唯一作用就是表示当前对象是可以被克隆的。
那到底如何克隆呢?
首先,Student 类实现 Cloneable接口:
接着在 Student 类中重写 clone 方法:
Object 类是所有类的父类。哪怕你写的类没有继承任何一个类,它也是默认继承 Object 类的。所以可以看到,重写的 clone 方法调用了父类的 clone 方法。
于是在 Text 类中,可以这样写:
- public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
- Student student = new Student("nini",32,99);
- //父类对象给子类引用,发生向下转型,需要强制类型转换一下:
- Student student1 = (Student)student.clone();
- System.out.println(student);
- System.out.println(student1);
- }
输出:
Student{name='nini', age=32, score=99}
Student{name='nini', age=32, score=99}
到这里为止,我们可以看到的现象就是,可以对自定义类型进行拷贝,那到底是不是我们想要的那种拷贝呢?我们再继续看下面的代码:
创建一个 Money 类并在 Student 类中实例一个 Money 类对象:
在 Text 类中:
- public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
- Student student = new Student("Kate",22,100);
- Student student1 = (Student)student.clone();
- System.out.println(student.m.money);
- System.out.println(student1.m.money);
- }
输出:
12.66
12.66
但如果对 student1 的 m 进行修改,会如何?
- student1.m.money = 66.66;
- System.out.println(student.m.money);
- System.out.println(student1.m.money);
- System.out.println("===============================");
- student.m.money = 77.77;
- System.out.println(student.m.money);
- System.out.println(student1.m.money);
输出:
66.66
66.66
===============================
77.77
77.77
同学们!发现问题没有!
这样 clone 得到的克隆,修改其中一个,另一个也会跟着改变,这叫浅拷贝,但这不是我们想要的。
由上图可以很清楚地看出,利用 clone 拷贝时,是会开辟一个新的空间来存放拷贝的内容,再把地址给 student1 ,但可以很清楚地看到,m 存储的地址却没有改变,这就导致两个类的 m 都指向同一个地方,自然一个修改另一个也跟着修改了。
而我们想要的是一个拷贝另一个,但修改一个,另一个保持原来的值,这叫深拷贝,那我们到底该怎么样才能深拷贝呢?
修改 Money 类:
- class Money implements Cloneable{
- public double money = 12.66;
-
- @Override
- protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
- return super.clone();
- }
- }
修改 Student 类中的 clone 方法如下:
- @Override
- protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
- Student student = (Student) super.clone();
- student.m = (Money) this.m.clone();
- return student;
- }
前面 Text 类的代码再一次运行,输出:
12.66
12.66
===============================
12.66
66.66
===============================
77.77
66.66