• JavaSE => 抽象类和接口


    作者 :ふり

    专栏 :JavaSE

    格言 : I came ; I saw ; I conquer

    1. 抽象类

    1.1 抽象类概念

    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
    在这里插入图片描述


    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。

     // 抽象类:被abstract修饰的类
    public abstract class Shape {
        // 抽象方法:被abstract修饰的方法,没有方法体
        abstract public void draw();
        abstract void calcArea();
        // 抽象类也是类,也可以增加普通方法和属性
        public double getArea(){
            return area;
        }
        protected double area; // 面积
    
    
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    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 抽象类特性

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    abstract class Shape{
        //抽象方法(没有一个具体的实现)
        public abstract void draw();
    }
    class Rect extends Shape{
        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("画一个矩形");
        }
    }
    class Cycle extends Shape {
        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("画一个圆");
        }
    }
    
    class Triangle extends Shape {
        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("画一个三角形");
        }
    }
    
    public class Test {
        public static void drawMap(Shape shape) {
            shape.draw();
        }
        public static void main(String[] args) {
            drawMap(new Cycle());
            drawMap(new Rect());
            drawMap(new Triangle());
        }
    }
    
    
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    1.4 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.

    有些人可能会说了, 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。如果没有重写,编译器会报错!!!
    • 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

    • 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。行为的规范。

    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。

    interface 接口名称{
        // 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
    }
    
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    提示:

    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, 保持代码的简洁性.

    2.3 接口使用

    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。

    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
    interface USB {
        void open();
        void close();
    }
    class Mouse implements USB{
        @Override
        public void open() {
            System.out.println("打开鼠标");
        }
    
        @Override
        public void close() {
            System.out.println("关闭鼠标");
        }
        public void click() {
            System.out.println("鼠标点击");
        }
    }
    class KeyBoard implements USB {
        @Override
        public void open() {
            System.out.println("打开键盘");
        }
    
        @Override
        public void close() {
            System.out.println("关闭键盘");
        }
        public void inPut() {
            System.out.println("输入");
        }
    }
    class Computer {
        public void powerOn() {
            System.out.println("打开电脑");
        }
        public void powerOff() {
            System.out.println("关闭电脑");
        }
        public void useDevice(USB usb) {
            usb.open();
            if(usb instanceof Mouse) {
                Mouse mouse = (Mouse)usb;
                mouse.click();
            } else if (usb instanceof KeyBoard) {
                KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;
                keyBoard.inPut();
            }
            usb.close();
        }
    }
    public class Test3 {
        public static void main(String[] args) {
            Computer computer = new Computer();
            computer.powerOn();
    
            computer.useDevice(new Mouse());
            computer.useDevice(new KeyBoard());
    
            computer.powerOff();
        }
    }
    
    
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    2.4 接口特性

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    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。

    interface A1 {
        void func();
    }
    interface B1 {
        void func1();
    }
    class C1 implements A1,B1 {
        @Override
        public void func() {
    
        }
        @Override
        public void func1() {
    
        }
    }
    public class Test4 {
    }
    
    
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    • 一个小例子
    interface IFlying {
        void flying();
    }
    interface ISwimming {
        void swimming();
    }
    interface IRunning {
        void  running();
    }
    class Animal {
        public String name;
        public int age;
        public void eat() {
            System.out.println(name + " 吃饭呢");
        }
    
        public Animal(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    }
    class Dog extends Animal implements IRunning,ISwimming {
        public Dog(String name,int age) {
            super(name, age);
        }
        @Override
        public void swimming() {
            System.out.println(name + "正在游泳");
        }
    
        @Override
        public void running() {
            System.out.println(name + "正在跑步");
        }
        public void eat() {
            System.out.println(name + "吃骨头");
        }
    }
    class Duck extends Animal implements IRunning,ISwimming,IFlying {
        public Duck(String name,int age){
            super(name,age);
        }
        @Override
        public void flying() {
            System.out.println(name + "正在飞");
        }
    
        @Override
        public void swimming() {
            System.out.println(name + "正在游泳");
        }
    
        @Override
        public void running() {
            System.out.println(name + "正在跑步");
        }
        public void eat() {
            System.out.println(name + "吃屎");
        }
    }
    public class Test5 {
        public static void walk(IRunning iRunning) {
            iRunning.running();
        }
        public static void func(Animal animal) {
            animal.eat();
        }
        public static void main(String[] args) {
            walk(new Dog("黄桃",10));
            walk(new Duck("王世鸡",10));
    
            func(new Dog("黄桃",10));
            func(new Duck("王世鸡",10));
        }
    }
    
    
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    注意: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。

    • 提示, IDEA 中使用 ctrl + i 快速实现接口

    2.6 接口间的继承

    interface IRunning {
        void run();
    } 
    interface ISwimming {
            void swim();
            } 
            // 两栖的动物, 既能跑, 也能游
    interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
    }
    class Frog implements IAmphibious {
    ...
    }
    
    
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    通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 “两栖的”. 此时实现接口创建的 Frog 类, 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法.

    接口间的继承相当于把多个接口合并在一起


    2.7 接口使用实例

    给对象数组排序

    class Student implements Comparable<Student>{
        public String name;
    
        public int age;
    
        //构造方法
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        //重写 toString
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
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    再给定一个学生对象数组, 对这个对象数组中的元素进行排序(按分数降序)

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Student[] students = new Student[3];
            students[0] = new Student("王氏鸡",10);
            students[1] = new Student("黄桃",40);
            students[2] = new Student("福贵",50);
        }
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    按照我们之前的理解, 数组我们有一个现成的 sort 方法, 能否直接使用这个方法呢?

    Arrays.sort(students);
    System.out.println(Arrays.toString(students));
    // 运行出错, 抛出异常.
    /*Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Student cannot be cast to java.lang.Comparable*/
    
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    仔细思考, 不难发现, 和普通的整数不一样, 两个整数是可以直接比较的, 大小关系明确.
    而两个学生对象的大小关系怎么确定?
    需要我们额外指定.
    让我们的 Student 类实现 Comparable 接口, 并实现其中的 compareTo 方法

    class Student implements Comparable<Student>{
        public String name;
    
        public int age;
    
        //构造方法
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        //重写 toString
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        //年龄比较
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
            if(this.age - o.age > 0) {
                return 1;
            } else if (this.age - o.age < 0) {
                return -1;
            }else {
                return 0;
            }
        }
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    在 sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student
    类型的对象。

    • 然后比较当前对象和参数对象的大小关系(按分数来算).
    • 如果当前对象应排在参数对象之前, 返回小于 0 的数字;
    • 如果当前对象应排在参数对象之后, 返回大于 0 的数字;
    • 如果当前对象和参数对象不分先后, 返回 0;
    • 代码结果

    [Student{name=‘王氏鸡’, age=10}, Student{name=‘黄桃’, age=40}, Student{name=‘福贵’, age=50}]

    • 但是如果我们还需要比较人物名字大小怎么办???重新写??代价太大!!!那我们应该怎么做??
    • 重写 Comparator ,比较年龄单独写一个类,比较名字单独写一个类
    class Student implements Comparable<Student>{
        public String name;
    
        public int age;
    
        //构造方法
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        //重写 toString
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        //年龄比较
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
            if(this.age - o.age > 0) {
                return 1;
            } else if (this.age - o.age < 0) {
                return -1;
            }else {
                return 0;
            }
        }
    }
    class AgeComparator implements Comparator<Student> {
        @Override
        public int compare(Student o1, Student o2) {
            return o1.age - o2.age;
        }
    }
    class NameComparator implements Comparator<Student> {
        @Override
        public int compare(Student o1, Student o2) {
            return o1.name.compareTo(o2.name);
        }
    }
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            Student[] students = new Student[3];
            students[0] = new Student("王氏鸡",10);
            students[1] = new Student("黄桃",40);
            students[2] = new Student("福贵",50);
    
            AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
            Arrays.sort(students,ageComparator);
            System.out.println(Arrays.toString(students));
    
            NameComparator nameComparator = new NameComparator();
            Arrays.sort(students,nameComparator);
            System.out.println(Arrays.toString(students));
        }
    }
    
    //[Student{name='王氏鸡', age=10}, Student{name='黄桃', age=40}, Student{name='福贵', age=50}]
    //[Student{name='王氏鸡', age=10}, Student{name='福贵', age=50}, Student{name='黄桃', age=40}]
    
    
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    • 我们用冒泡排序来强化一下
    class Student implements Comparable<Student>{
        public String name;
    
        public int age;
    
        //构造方法
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        //重写 toString
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        //年龄比较
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
            if(this.age - o.age > 0) {
                return 1;
            } else if (this.age - o.age < 0) {
                return -1;
            }else {
                return 0;
            }
        }
    }
    public class Test {
        public static void bubbleSort(Comparable[] arr) {
            for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
                for (int j = 0; j < arr.length - 1; j++) {
                    if(arr[j].compareTo(arr[j +1]) > 0) {
                        Comparable tmp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 1];
                        arr[j + 1] = tmp;
                    }
                }
            }
        }
        public static void main(String[] args) {
            Student[] students = new Student[3];
            students[0] = new Student("王氏鸡",10);
            students[1] = new Student("黄桃",40);
            students[2] = new Student("福贵",50);
    
            bubbleSort(students);
            System.out.println(Arrays.toString(students));
        }
    }
    
    
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    2.8 Clonable 接口和深拷贝

    class Person implements Cloneable{                                               
        public int id;                                                               
                                                                                     
        @Override                                                                    
        public String toString() {                                                   
            return "Person{" +                                                       
                    "id=" + id +                                                     
                    '}';                                                             
        }                                                                            
                                                                                     
        @Override                                                                    
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {                 
            return super.clone();                                                    
        }                                                                            
    }                                                                                
    public class Test2 {                                                             
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {   
            Person person = new Person();                                            
            person.id = 99;                                                          
                                                                                     
            Person person1 = (Person) person.clone();                                
            person1.id = 199;                                                        
            System.out.println(person);                                              
            System.out.println(person1);                                             
        }  
    }                                                                          
    
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    2.8.1 浅拷贝

    在这里插入图片描述

    class Money {
        public double m = 99.99;
    }
    class Person implements Cloneable{
        public Money money = new Money();
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    }
    public class Test {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
            Person person1 = new Person();
            Person person2 = (Person)person1.clone();
            
            System.out.println("通过person2修改前的结果");
            System.out.println(person1.money.m);
            System.out.println(person2.money.m);
            
            person2.money.m = 13.6;
            System.out.println("通过person2修改后的结果");
            System.out.println(person1.money.m);
            System.out.println(person2.money.m);
        }
    }
    // 执行结果
    通过person2修改前的结果
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    99.99
    通过person2修改后的结果
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    13.6
    
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    如上代码,我们可以看到,通过clone,我们只是拷贝了Person对象。但是Person对象中的Money对象,并没有拷贝。通过person2这个引用修改了m的值后,person1这个引用访问m的时候,值也发生了改变。这里就是发生了浅拷贝。那么如何实现深拷贝呢?

    2.8.2 深拷贝

    在这里插入图片描述

    package demo1;
    
    class Money implements Cloneable{
        public double m = 12.5;
    
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            return super.clone();
        }
    
    }
    
    class Person implements Cloneable{
        public int id;
        public Money money = new Money();
    
        @Override
        protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            //return super.clone();
            Person tmp = (Person) super.clone();
            tmp.money = (Money) this.money.clone();
            return tmp;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "id=" + id +
                    '}';
        }
    }
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
            Person person = new Person();
    
            Person person2 = (Person)person.clone();
            person2.money.m = 1999;
    
            System.out.println("person:"+person.money.m);
    
            System.out.println("person2:"+person2.money.m);
        }
    }
    
    
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    3. Object类

    Object是Java默认提供的一个类。Java里面除了Object类,所有的类都是存在继承关系的。默认会继承Object父类。即所有类的对象都可以使用Object的引用进行接收

    范例:使用Object接收所有类的对象

    class Person {
        
    }
    class Student {
        
    }
    
    public class Test6 {
        public static void func(Object obj) {
            
        }
        public static void main(String[] args) {
            func(new Person());
            func(new Student());
        }
    }
    
    
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    所以在开发之中,Object类是参数的最高统一类型。但是Object类也存在有定义好的一些方法。
    在这里插入图片描述

    • 我们主要来熟悉这几个方法:equals()方法,hashcode()方法

    3.1 对象比较equals方法

    在Java中,== 进行比较时:

    1. 如果 ==左右两侧是基本类型变量,比较的是变量中值是否相同
    2. 如果==左右两侧是引用类型变量,比较的是引用变量地址是否相同
    3. 如果要比较对象中内容,必须重写Object中的equals方法,因为equals方法默认也是按照地址比较的
    • 写了自定义类型后,需要比较对象中内容是否相同的时候,一定要重写equals方法。
    class Person {
        public String name;
        public int age;
        public Person(String name,int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj == null) {
                return false ;
            } if(
                    this == obj) {
                return true ;
            } 
            if (!(obj instanceof Person)) {
                return false ;
            }
            Person person = (Person) obj;
            if(this.name.equals(person.name) && this.age == person.age) {
                return true;
            }else {
                return false;
            }
        }
    }
    public class Test6 {
        public static void main(String[] args) {
            Person person1 = new Person("黄桃",10);
            Person person2 = new Person("黄桃",10);
            System.out.println(person1.equals(person2));
        }
    }
    
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    3.2 hashcode方法

    • hashCode()这个方法,他帮我算了一个具体的对象位置
    import java.util.Objects;
    
    class Person {
        public String name;
        public int age;
    
        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            return Objects.hash(name, age);
        }
    }
    
    public class Test6 {
        public static void main(String[] args) {
            Person person1 = new Person("黄桃",10);
            Person person2 = new Person("黄桃",10);
            System.out.println(person1.hashCode());
            System.out.println(person2.hashCode());
        }
    }
    
    //39887276
    //39887276
    
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    结论:

    1. hashcode方法用来确定对象在内存中存储的位置是否相同
    2. 事实上hashCode()在散列表中才有用,在其它情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的 散列码,进而确定该对象在散列表中的位置。
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_55694452/article/details/126250543