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java基礎學習總結(十五):抽象類與介面

       抽象類與介面是java語言中對抽象概念進行定義的兩種機制,正是由於他們的存在才賦予java強大的面向物件的能力。他們兩者之間對抽象概念的支援有很大的相似,甚至可以互換,但是也有區別。

 一、抽象類

     我們都知道在面向物件的領域一切都是物件,同時所有的物件都是通過類來描述的,但是並不是所有的類都是來描述物件的。如果一個類沒有足夠的資訊來描述一個具體的物件,而需要其他具體的類來支撐它,那麼這樣的類我們稱它為抽象類。比如new Animal(),我們都知道這個是產生一個動物Animal物件,但是這個Animal具體長成什麼樣子我們並不知道,它沒有一個具體動物的概念,所以他就是一個抽象類,需要一個具體的動物,如狗、貓來對它進行特定的描述,我們才知道它長成啥樣。

     在面向物件領域由於抽象的概念在問題領域沒有對應的具體概念,所以用以表徵抽象概念的抽象類是不能例項化的。

 在使用抽象類時需要注意幾點:

        1、抽象類不能被例項化,例項化的工作應該交由它的子類來完成,它只需要有一個引用即可。

         2、抽象方法必須由子類來進行重寫。

         3、只要包含一個抽象方法的抽象類,該方法必須要定義成抽象類,不管是否還包含有其他方法。

         4、抽象類中可以包含具體的方法,當然也可以不包含抽象方法。

         5、子類中的抽象方法不能與父類的抽象方法同名。

         6、abstract不能與final並列修飾同一個類。

         7、abstract 不能與private、static、final或native並列修飾同一個方法。

       定義一個抽象動物類Animal,提供抽象方法叫cry(),貓、狗都是動物類的子類,由於cry()為抽象方法,所以Cat、Dog必須要實現cry()方法。如下:

二、介面

         介面是一種比抽象類更加抽象的“類”。這裡給“類”加引號是我找不到更好的詞來表示,但是我們要明確一點就是,介面本身就不是類,從我們不能例項化一個介面就可以看出。如new Runnable();肯定是錯誤的,我們只能new它的實現類。

         介面是用來建立類與類之間的協議,它所提供的只是一種形式,而沒有具體的實現。同時實現該介面的實現類必須要實現該介面的所有方法,通過使用implements關鍵字,他表示該類在遵循某個或某組特定的介面,同時也表示著“interface只是它的外貌,但是現在需要宣告它是如何工作的”。

      介面是抽象類的延伸,java了保證資料安全是不能多重繼承的,也就是說繼承只能存在一個父類,但是介面不同,一個類可以同時實現多個介面,不管這些介面之間有沒有關係,所以介面彌補了抽象類不能多重繼承的缺陷,但是推薦繼承和介面共同使用,因為這樣既可以保證資料安全性又可以實現多重繼承。

在使用介面過程中需要注意如下幾個問題:

        1、個Interface的方所有法訪問許可權自動被宣告為public。確切的說只能為public,當然你可以顯示的宣告為protected、private,但是編譯會出錯!

         2、介面中可以定義“成員變數”,或者說是不可變的常量,因為介面中的“成員變數”會自動變為為public static final。可以通過類命名直接訪問:ImplementClass.name。

         3、介面中不存在實現的方法。

         4、實現介面的非抽象類必須要實現該介面的所有方法。抽象類可以不用實現。

         5、不能使用new操作符例項化一個介面,但可以宣告一個介面變數,該變數必須引用(refer to)一個實現該介面的類的物件。可以使用 instanceof 檢查一個物件是否實現了某個特定的介面。例如:if(anObject instanceof Comparable){}。

         6、在實現多介面的時候一定要避免方法名的重複。

三、 抽象類與介面的區別

       儘管抽象類和介面之間存在較大的相同點,甚至有時候還可以互換,但這樣並不能彌補他們之間的差異之處。下面將從語法層次和設計層次兩個方面對抽象類和介面進行闡述。

      3.1語法層次

  在語法層次,java語言對於抽象類和介面分別給出了不同的定義。下面已Demo類來說明他們之間的不同之處。

  使用抽象類來實現:

 使用介面來實現

       抽象類方式中,抽象類可以擁有任意範圍的成員資料,同時也可以擁有自己的非抽象方法,但是介面方式中,它僅能夠有靜態、不能修改的成員資料(但是我們一般是不會在介面中使用成員資料),同時它所有的方法都必須是公開抽象的。在某種程度上來說,介面是抽象類的特殊化。

  對子類而言,它只能繼承一個抽象類(這是java為了資料安全而考慮的),但是卻可以實現多個介面。

3.2設計層次

      上面只是從語法層次和程式設計角度來區分它們之間的關係,這些都是低層次的,要真正使用好抽象類和介面,我們就必須要從較高層次來區分了。只有從設計理念的角度才能看出它們的本質所在。一般來說他們存在如下三個不同點:

  1. 抽象層次不同。抽象類是對類抽象,而介面是對行為的抽象。抽象類是對整個類整體進行抽象,包括屬性、行為,但是介面卻是對類區域性(行為)進行抽象。
  2. 跨域不同。抽象類所跨域的是具有相似特點的類,而介面卻可以跨域不同的類。我們知道抽象類是從子類中發現公共部分,然後泛化成抽象類,子類繼承該父類即可,但是介面不同。實現它的子類可以不存在任何關係,共同之處。例如貓、狗可以抽象成一個動物類抽象類,具備叫的方法。鳥、飛機可以實現飛Fly介面,具備飛的行為,這裡我們總不能將鳥、飛機共用一個父類吧!所以說抽象類所體現的是一種繼承關係,要想使得繼承關係合理,父類和派生類之間必須存在"is-a" 關係,即父類和派生類在概念本質上應該是相同的。對於介面則不然,並不要求介面的實現者和介面定義在概念本質上是一致的, 僅僅是實現了介面定義的契約而已。
  3. 設計層次不同。對於抽象類而言,它是自下而上來設計的,我們要先知道子類才能抽象出父類,而介面則不同,它根本就不需要知道子類的存在,只需要定義一個規則即可,至於什麼子類、什麼時候怎麼實現它一概不知。比如我們只有一個貓類在這裡,如果你這是就抽象成一個動物類,是不是設計有點兒過度?我們起碼要有兩個動物類,貓、狗在這裡,我們在抽象他們的共同點形成動物抽象類吧!所以說抽象類往往都是通過重構而來的!但是介面就不同,比如說飛,我們根本就不知道會有什麼東西來實現這個飛介面,怎麼實現也不得而知,我們要做的就是事前定義好飛的行為介面。所以說抽象類是自底向上抽象而來的,介面是自頂向下設計出來的。

     其實抽象類表示的是"is-a"關係,介面表示的是"like-a"關係,大家在選擇時可以作為一個依據,當然這是建立在對問題領域的理解上的

四、總結

     1、 抽象類在java語言中所表示的是一種繼承關係,一個子類只能存在一個父類,但是可以存在多個介面。

      2、 在抽象類中可以擁有自己的成員變數和非抽象類方法,但是介面中只能存在靜態的不可變的成員資料(不過一般都不在介面中定義成員資料),而且它的所有方法都是抽象的。

      3、抽象類和介面所反映的設計理念是不同的,抽象類所代表的是“is-a”的關係,而介面所代表的是“like-a”的關係。

      抽象類和介面是java語言中兩種不同的抽象概念,他們的存在對多型提供了非常好的支援,雖然他們之間存在很大的相似性。但是對於他們的選擇往往反應了您對問題域的理解。只有對問題域的本質有良好的理解,才能做出正確、合理的設計。