• 【JavaSE】抽象类和接口

    前言：

    抽象类和接口都用于抽象化具体对象的，都不能直接实例化，但是两者的侧重点不同：抽象类只要用来抽象类型，表示这个对象是什么；接口主要用来抽象功能，表示这个对象能做什么。

    接口是一系列方法的声明，是一些方法特征的集合。一个接口只有方法的声明没有方法的实现。

    目录

    前言：

    1、抽象类

    1.1、抽象类的概念

    1.2、抽象类语法

    1.3、抽象类的特性

    1.4、抽象类和普通类的区别

    1.5、抽象类的作用

    2、接口

    2.1、接口的概念

    2.1.1、浅显一点的理解

    2.1.2、更加深入的了解

    2.2、语法规则

    2.3、接口使用 

    2.4、接口的特性

    2.5、实现多个接口

     2.6、接口之间的继承（可以认为是接口的拓展）

    1、抽象类

    1.1、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.

    在上述的例子中,我们发现,父类Animal中的bark()方法好像并没有什么实际工作,主要的叫声打印是由Animal的各种子类的bark()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). 

    1.2、抽象类语法

    📕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。

    1. // 抽象类：被abstract修饰的类
    2. public abstract class Shape {
    3.     // 抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
    4.     abstract public void draw();
    5.     abstract void calcArea();
    6.     
    7.     // 抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性
    8.     public double getArea(){
    9.         return area;
    10.     }
    11.     protected double area; // 面积
    12. }

    ❗❗❗注意：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

    1.3、抽象类的特性

    1️⃣、抽象类使用abstract修饰类

    2️⃣、 抽象类不能被实例化

    3️⃣ 、在抽象类当中，可以有抽象方法，也可以有非抽象方法！！！

     

     4️⃣、什么是抽象方法，一个方法被abstract修饰，没有具体的实现。只要包含抽象方法，这个类必须时抽象类！！！否则编译器就会报错。

    📑一个抽象类，不一定包含抽象方法；是一个抽象方法必须在抽象类中。

    5️⃣、当一个普通类继承了抽象类，必须重写抽象类当中的抽象方法！！！

    1. abstract class Shape{
    2.     //抽象方法
    3.     public abstract void draw();
    4. }
    5. class Circle extends Shape {
    6.     //重写抽象方法
    7.     @Override
    8.     public void draw(){
    9.         System.out.println("⚪");
    10.     }
    11. }

    6️⃣、抽象类存在的最大的意义，就是被继承！！！

    7️⃣、抽象方法不能被private，final，static修饰！！！（换句话说抽象方法要满足重写的规则）

    📜抽象方法不能被private修饰

    1. abstract private void draw()//因为它的范围只能在自己类的内部使用，外面引用不到，也就 
    2.                             //等于这个方法不存在。）

    📜抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写

    1. abstract class Shape{
    2.     //抽象方法
    3.   final  public abstract void draw();//被final修饰抽象方法
    4. //final修饰的方法是不能被改变的，就像被final修饰的变量，会成为常量，常量不能被修改
    5. }
    1. abstract class Shape{
    2.     //抽象方法
    3.     abstract public static void draw();//被static修饰的方法是静态方法，是类方法，是 
    4.    //属于Shape （父类） 的，子类重写不了。
    5.  
    6. }

    8️⃣、当一个子类没有重写抽象的父类的方法，可以把当前子类变为abstract修饰。

    🧨情景一：在子类中重写父类抽象方法

    1.  abstract class Shape{
    2.     //抽象方法
    3.     public  abstract  void draw();
    4. }
    5.  class Cycle extends Shape {
    6.     //重写抽象方法
    7.      @Override
    8.      public void draw() {
    9.          System.out.println("⚪");
    10.      }
    11.  }

    🧨情景二：在子类中没有重写抽象方法，那子类有abstract修饰，成为抽象类

    1. abstract class Shape{
    2.     //抽象方法
    3.     public  abstract  void draw();
    4. }
    5. abstract class Cycle extends Shape {
    6.     
    7. }

    9️⃣、抽象类必须被继承、并且继承之后子类要重写父类中的抽象方法。

    在第8条中，虽然（Cycle）中没有重写父类（Shape）的抽象方法（draw），但是在Cycle类的子类（A）中还得重写draw方法。

    1. abstract class Shape{
    2.     //抽象方法
    3.     public  abstract  void draw();
    4. }
    5. abstract class Cycle extends Shape {
    6.     
    7. }
    8. class A extends Cycle {
    9.      @Override
    10.      public void draw() {
    11.          System.out.println("A!");
    12.      }
    13.  }

    🔟、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

    ⏸、抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象，初始化父类的成员变量

    1. abstract class B {//抽象类
    2.     public int a;
    3.     public int b;
    4.     public B(){//父类无参构造方法
    5.  
    6.     }
    7.     public B(int a, int b) {//父类有参构造方法
    8.         this.a = a;
    9.         this.b = b;
    10.     }
    11.  
    12.     public void func(){
    13.  
    14.     }
    15. }
    16. class C extends B{
    17.     public C(){//子类无参构造方法
    18.         super(1,2);
    19.     }
    20. }
    21.

    1.4、抽象类和普通类的区别

                                 抽象类                              普通类
                        抽象类不能实例化                   普通类可以实例化
       抽象类中可以包含非抽象方法和抽象方法                   只能包含非抽象方法

    1.5、抽象类的作用

    🔜抽象类本身不能被实例化，想要使用，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。

    那么你是否会有这样的疑问：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.

    2、接口

    2.1、接口的概念

    2.1.1、浅显一点的理解

    📖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给范标准，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。

    2.1.2、更加深入的了解

    • 在Java中接口是一个全部由抽象方法组成的集合，接口需要用interface定义，里面只能有抽象的方法和常量。
    • 接口体现的是事务扩展的功能，在Java中，类定义了一个实体，包阔实体的属性，实体的行为。而接口定义了一个实体可能发生的动作，只有一个声明，没有具体的行为。
    • 当一个方法在很多类中有不同的体现的时候，就可以将这个方法抽象出来做成一个接口。
    • 接口内只能有不可修改的全局常量，只能有抽象的方法，接口没有构造方法。

    2.2、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。

    1. public interface 接口名称{
    2.     public abstract void method1();//public abstract 是固定搭配，可以不写
    3.     public void method2();
    4.     abstract void method3();
    5.     void method4();
    6. //注意：因为在接口中public abstract是固定搭配，可以不写，所以在接口中上述写法都是抽象方 
    7.  //法，更推荐方式4，代码更简洁。
    8. }

    ❗❗❗提示：

    1、创建接口时，接口的命名一般以大小字母 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，保持代码的简洁性。 

    2.3、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。

    1. public class 类名称 implements 接口名称{
    2.       //  ...
    3. }

    ❗❗❗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。

    📕、请实现笔记本电脑使用USB鼠标，USB鼠标的例子

    1、USB接口：包含打开设备，关闭设备功能

    2、笔记本类：包含卡机功能、关机功能、使用USB设备功能

    3、鼠标类：实现USB接口，比具备点击功能

    4、键盘类：实现USB接口、并具备输入功能

     1、USB接口

    1. public interface IUSB {//实现USB接口
    2.     void openDevice();//打开USB接口服务
    3.     void closeDevice();//关闭USB接口服务
    4. }

    2、鼠标类，实现USB接口

    1. public class Mouse implements IUSB{
    2.     @Override
    3.     public void openDevice() {
    4.         System.out.println("打开鼠标服务！");
    5.     }
    6.  
    7.     @Override
    8.     public void closeDevice() {
    9.         System.out.println("关闭鼠标服务！");
    10.     }
    11.     public void click(){
    12.         System.out.println("鼠标点击服务！");
    13.     }
    14. }

    3、 键盘类，实现USB接口

    1. public class KeyBoard implements IUSB{
    2.     @Override
    3.     public void openDevice() {
    4.         System.out.println("打开键盘服务！");
    5.     }
    6.  
    7.     @Override
    8.     public void closeDevice() {
    9.         System.out.println("关闭鼠标服务！");
    10.     }
    11.     public void inPut(){
    12.         System.out.println("键盘输入服务！");
    13.     }
    14. }

    4、 笔记本类：使用USB设备

    1. public class Computer {
    2.     public void open(){
    3.         System.out.println("打开笔记本电脑");
    4.     }
    5.     public void close(){
    6.         System.out.println("关闭笔记本电脑");
    7.     }
    8.     //所有的USB设备 在电脑上是不是可以使用呢？结果是只要满足这个接口的规范就行
    9.     //这里用接口的引用做参数，这里接收的是那个类的对象，usb这个参数不知道
    10.     //这里发生向上转型，将传过来的参数，用接口的引用来接收，类型范围扩大，发生向上转型
    11.     //传过来的参数为对象mouse和keyBoard，所以方法useDevice的参数usb可以代表的是mouse和keyBoard
    12.     public void useDevice(IUSB usb){
    13.         usb.openDevice();//打开传过来的对象的USB服务接口
    14.         if(usb instanceof Mouse){//用instanceof关键字判断usb引用接收的是那个类的对象
    15.             Mouse mouse = (Mouse)usb;//向下转型，将usb接口转型成为Mouse类，适合鼠标使用的接口
    16.             mouse.click();//用鼠标的引用调用鼠标类的方法
    17.         }else if(usb instanceof KeyBoard ){
    18.             KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;//向下转型，将usb接口转型为KeyBoard类，适合键盘使用的接口
    19.             keyBoard.inPut();
    20.         }
    21.         usb.closeDevice();//关闭传过来的对象USB服务接口
    22.     }
    23. }

    提示：USB接口的功能是由电脑来实现，在computer类中判断使用那个接口服务。 

    5、测试类

    1. public class Test {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         //创建对象
    4.         Computer computer =new Computer();
    5.         Mouse mouse = new Mouse();
    6.         KeyBoard keyBoard =new KeyBoard();
    7.         //调用接口方法
    8.         //使用computer调用Computer类中的useDevice方法
    9.         //给useDevice方法传递实际参数mouse和keyBoard
    10.         computer.useDevice(mouse);
    11.         System.out.println("==========");
    12.         computer.useDevice(keyBoard);
    13.     }
    14. }

    🍂🍂🍂解释一下代码的运行过程：

    1️⃣、在测试类中

    • 创建并且实例化三个类的对象
    • 通过computer（引用）调用Computer类中的useDevice(使用接口)的方法，将mouse和keyBoard（对象）传给useDevice方法.

    2️⃣、在computer类中

    • useDevice方法接收传过来的参数mouse和keyBoard，方法useDevice 的参数usb代表的是mouse 和keyBoard。
    • 依次用来判断打开的是谁的usb接口服务（openDevice）.
    • 在通过if语句判断是mouse还是keyBoard，用来调用相应的功能方法，以保证在打开mouse或者keyBoard的usb接口服务后，可以正常使用mouse和keyBoard的功能。

    3️⃣、Mouse和KeyBoard类中

    • 接口中的方法在Mouse和KeyBoard类中都得重写，以保证动态绑定的发生，来调用相应的对象mouse和keyBoard的方法。

    2.4、接口的特性

    1️⃣、使用关键字 interface 来定义接口

    1. interface IShape {
    2.     public abstract void draw();//抽象方法
    3. }

    2️⃣、接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象

     3️⃣、接口当中的成员默认是public static final

    ❗❗❗ 注意：在接口中定义成员变量，都要进行初始化，不然编译器会报错。

     4️⃣、接口当中每一方法都是 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）

     5️⃣、接口当中的方法不能有具体的实现，但是从JDK8开始，可以写一个default修饰的方法

    1. interface IShape{
    2.      public void func(){//error,编译器报错，在接口中方法不能有具体的实现
    3.         System.out.println("fafaaf");
    4.     }
    5. }
    1. interface IShape{
    2.      default public void func(){//用default修饰的方法可以在接口中实现
    3.         System.out.println("fafaaf");
    4.     }
    5. }

       ❗❗❗提示：在接口中被default修饰的方法可以在子类中不用重写。 

    6️⃣、接口中不能有静态代码块和构造方法

    ✨接口中不能有构造方法：构造方法的主要作用是在创建对象的时候，对类中的属性进行初始化；但是在接口中，成员变量被public static final 修饰是静态常量，在编写的时候已经给赋值。

    7️⃣、接口需要被类实现，使用关键字 implements

    1. interface IShape{// 使用关键字 interface 类定义接口
    2.     void draw();//接口当中的方法默认为 public abstract 修饰
    3. }
    4. class Rect implements IShape{//使用 implement 实现类与接口的关系
    5.     @Override
    6.     public void draw() {
    7.         System.out.println("矩形");
    8.     }
    9. }

    8️⃣、接口当中可以有 static 修饰的方法

     9️⃣、重写接口中的方法时，不能使用默认的访问权限（default）

    1. public interface USB {
    2. //在接口中的方法默认是被public abstract修饰
    3.     void openDevice(); 
    4.     void closeDevice(); 
    5. }
    6. //在类中实现接口
    7. public class Mouse implements USB {
    8. //在Mouse类中方法不写public，类中的方法是被包权限（default）修饰的
    9. //但是重写的规则是，子类的方法的访问修饰权限 >= 父类的访问修饰权限
    10. //所以不能使用包访问权限（default）
    11.     @Override
    12.     void openDevice() {
    13.         System.out.println("打开鼠标");
    14.     }
    15.     // ...
    16. }
    17. // 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符（default）
    18. // 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

    🔟、接口虽然不是类，但是接口编译完成之后字节码文件的后缀格式也是 .class

    ⏸、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 

    🎉🎉🎉上述总结可以归类为：

    2.5、实现多个接口

    📕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。

    下面通过类来表示一组动物。

    1. abstract class Animal{//建立抽象类
    2.     public String name;
    3.     public Animal(String name){//构造方法
    4.         this.name = name;
    5.     }
    6. }

    例外我们在提供一组接口，分别表示"会飞的"，"会跑的"，"会游泳的"。

    1. interface IRunning{
    2.     void run();
    3. }
    4. interface ISwimming{
    5.     void swim();
    6. }
    7. interface IFly{
    8.     void fly();
    9. }

    接下来创建几个具体的动物

    狗：是会跑的

    1. class Dog extends Animal implements IRunning{
    2.     @Override
    3.     public void run() {
    4.         System.out.println(name+" 正在四条狗腿跑！");
    5.     }
    6.  
    7.     public Dog(String name){
    8.         super(name);
    9.     }
    10. }

    鱼：是会游泳的

    1. class Fish extends Animal implements ISwimming{
    2.     @Override
    3.     public void swim() {
    4.         System.out.println(name+" 正在游泳！");
    5.     }
    6.     public Fish(String name){
    7.         super(name);
    8.     }
    9. }

    鸟：是会飞的

    1. class Bird extends Animal implements IFly{
    2.     @Override
    3.     public void fly() {
    4.         System.out.println(name+" 正在飞！");
    5.     }
    6.  
    7.     public Bird(String name) {
    8.         super(name);
    9.     }
    10. }

    鸭子：是会飞，游泳，跑的

    1.  
    2. class Duck extends Animal implements IRunning,ISwimming,IFly{
    3.     @Override
    4.     public void run() {
    5.         System.out.println(name+" 正在用两条腿跑！");
    6.     }
    7.  
    8.     @Override
    9.     public void swim() {
    10.         System.out.println(name+" 正在用两条腿游泳！");
    11.     }
    12.  
    13.     @Override
    14.     public void fly() {
    15.         System.out.println(name +"正在用翅膀飞！");
    16.     }
    17.  
    18.     public Duck(String name) {
    19.         super(name);
    20.     }
    21. }

    测试类

    1. public class Test {
    2.     public static void walk(IRunning iRunning){
    3.         iRunning.run();
    4.     }
    5.     public static void swim(ISwimming iSwimming){//向上转型
    6.         iSwimming.swim();
    7.     }
    8.     public static void main(String[] args) {
    9.     walk(new Dog("旺财"));
    10.     walk(new Duck("唐老鸭"));
    11.     walk(new Robot());
    12.     System.out.println("=======");
    13.     swim(new Fish("七秒"));
    14.     swim(new Duck("唐老鸭2号"));
    15.     }
    16. }

    运行结果

    📚、 上面的代码展示了Java面向对象编程中最常见的用法：一个类继承一个父类，同时实现多个接口。

    • 继承表达的含义是 is - a 语义。
    • 接口表达的含义是 具有xxx 特性。

    狗是一种动物，具有会跑的特性。

    鱼是一种动物，具有会游泳的特性。

    鸟是一种动物，具有会飞的特性 

    ❗❗❗ 这样设计有什么好处呢？时刻牢记多态的好处，让程序员忘记类型，有了接口之后，类的使用者就不必关注具体类型，而是只关注某个类是否具有某种能力。

    例如：设计一个机器人类，他不继承抽象类，只是实现一个接口

    1. //用机器人类实现IRunning这个接口，可以不用管他是不是一个动物，他只要实现IRunning这个接口规范的动作就行
    2. class Robot implements IRunning{
    3.     @Override
    4.     public void run() {
    5.         System.out.println(" 机器人正在用机器腿跑！");
    6.     }
    7. }

    ❗❗❗提示：当子类继承父类并且实现接口时，应注意

    ❌、当先实现接口，后继承，编译器会报错。

     2.6、接口之间的继承（可以认为是接口的拓展）

    相当于将多个接口合并在一起

    🎉✨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。

    🧨来看这个代码：这里只是为了说明知识点，没有将接口中的方法在重写时具体实现。

    1. interface A{
    2.     void funcA();
    3. }
    4. interface B{
    5.     void funcB();
    6. }
    7. interface C extends A,B{
    8.     void funcC();
    9. }
    10. class CC implements C{
    11.     @Override
    12.     public void funcA() {
    13.         
    14.     }
    15.  
    16.     @Override
    17.     public void funcB() {
    18.  
    19.     }
    20.  
    21.     @Override
    22.     public void funcC() {
    23.  
    24.     }
    25. }
    26. public class Test2 {
    27.  
    28. }

    ❓❓❓看见上述的代码，我们会产生一种疑问，直接写三个接口就行，为什么还要继承？ 

    • 接口的继承只是接口使用的一种方法，你可以用三个接口单独写一个规范，也可以在一个接口中写三个规范，
    • 你可以在类实现接口时，实现单独的三个接口，也可以实现一个继承的接口

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_73067372/article/details/128111094