Java の抽象機能 - 抽象クラスとインターフェイスの深い理解

キーポイント:

• 抽象クラス

• インターフェース

• 抽象クラスとインターフェースの違い

1抽象化

オブジェクト指向向けプログラミング 一般に、抽象は、その 4 つの主要な特徴の 1 つです。 Java では、OOP 抽象化はインターフェイスと抽象クラスの 2 つの形式で反映できます。 インターフェースと抽象クラスは、インターフェースを実装から分離するためのより構造化された方法を提供します。

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2. 抽象クラス

1). 概念的な基礎

オブジェクト指向の分野では、すべてがオブジェクトであることは誰もが知っています。同時に、すべてのオブジェクトはクラスによって記述されますが、すべてのクラスがオブジェクトを記述できるわけではありません(オブジェクト = 状態 + 動作)。 クラスに特定のオブジェクトを説明するのに十分な情報がない場合は、そのようなクラスを抽象クラスとして設定できます。 抽象クラスは、パブリック修飾子とデフォルト修飾子によってのみ変更できます。

抽象クラスを理解する前に、まず抽象メソッドを理解しましょう。 抽象メソッドは特別なメソッドです。宣言だけがあり、特定の実装はありません。 抽象メソッドの宣言形式は次のとおりです:

abstract void func();

抽象メソッドはabstractキーワードで変更する必要があります。クラスに抽象メソッドが含まれる場合、そのクラスは抽象クラスと呼ばれます。抽象クラスは、クラスの前に abstract キーワードを使用して変更する必要があります (抽象クラスには、抽象メソッド、つまりすべてのメソッドが含まれる必要はないことに注意してください。)それは具体的な方法です)。 抽象クラスには具体的に実装されていないメソッドが含まれているため、抽象クラスを使用してオブジェクトを作成することはできません。

public abstract class ClassName {
    abstract void fun();
}

ここから、

抽象クラスは継承のために存在することがわかります。抽象クラスを定義しても継承しない場合、この抽象クラスは無駄に作成されたことになります。何かに使ってください。 親クラスの場合、そのメソッドの 1 つが親クラスで実装されたときに意味がなく、サブクラスの実際のニーズに応じて別の方法で実装する必要がある場合、このメソッドは抽象メソッドとして宣言できます。 time, this クラスは抽象クラスになります。 抽象メソッドを含むクラスを抽象クラスと呼びますが、抽象クラスが抽象メソッドのみを持つことができるという意味ではありません

通常のクラスと同様に、メンバー変数と通常のメンバーメソッドを持つこともできます。 抽象クラスと通常のクラスの間には 3 つの主な違いがあることに注意してください:

• 抽象メソッドはプライベートにできません。そうでない場合、サブクラスに継承できず、サブクラスはメソッドを実装できないため、 ;

• 抽象クラスはオブジェクトの作成に使用できません;

• クラスが抽象クラスを継承する場合、サブクラスは親クラスの抽象メソッドを実装する必要があります。サブクラスが親クラスの抽象メソッドを実装していない場合は、サブクラスも抽象クラスとして定義する必要があります。 その他の点では、抽象クラスと通常のクラスに違いはありません。

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2).Essence

• 抽象クラスと具象クラスの唯一の違い: 抽象メソッドを含むクラスは抽象クラスでなければなりません;

• 抽象クラスの基本的な役割継承のため、抽象クラスの抽象メソッドはプライベート

• 抽象クラスには、動作レベルの抽象化 (抽象メソッドを含めることができる) が 1 つだけあります。

  3. インターフェース

1) 概念的な基礎

　　接口(interface)，在软件工程中，接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里，我们可以体会到Java语言设计者的初衷，它是对行为的抽象。接口只能被public和默认修饰符修饰。 在Java中，定义一个接口的形式如下：

public interface InterfaceName {}

　　接口中可以含有 变量和方法。但是要注意，接口中的 变量 会被隐式地指定为 public static final变量（并且只能是public static final变量，而且 public static final 可省，即默认就是public static final 的） ，而 方法 会被隐式地指定为 public abstract方法且只能是 public abstract 方法（public abstract  可省，即默认就是 public abstract 的），并且接口中所有的方法不能有具体的实现，也就是说，接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别，接口是一种极度抽象的类型，它比抽象类更加“抽象”。

　　要让一个类遵循某组特地的接口需要使用 implements 关键字，具体格式如下：

class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{

}

　　可以看出，允许一个类遵循多个特定的接口。如果一个非抽象类遵循了某个接口，就必须实现该接口中的所有方法。对于遵循某个接口的抽象类，可以不实现该接口中的抽象方法。

2).本质

• 接口是一种行为契约，是对行为的抽象；

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四. 接口与抽象类的区别

1.语法层面上的区别

　　1）抽象类可以提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在 public abstract (可省) 方法；

　　2）抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是 public static final (可省) 类型的；

　　3）接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类可以有静态代码块和静态方法；

　　4）一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

　　　　　　　　　

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2.设计层面上的区别

　　1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类 Airplane，将鸟设计为一个类 Bird，但是不能将飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly，包含方法fly()，然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出，继承是一个 “是不是”的关系，而 接口 实现则是 “有没有”的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。

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　　2）设计层面不同，抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范(契约)，它可以跨越不同的类，是一种辐射式设计。什么是模板式设计？最简单例子，大家都用过ppt里面的模板，如果用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板A就可以了，不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说 对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

　　下面看一个网上流传最广泛的例子：门和警报的例子：门都有open( )和close( )两个动作，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：

abstract class Door {    public abstract void open();    public abstract void close();
}

或者

interface Door {    public abstract void open();    public abstract void close();
}

但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：

　　1）将这三个功能都放在抽象类里面，但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能，但是有的门并不一定具备报警功能；

　　2）将这三个功能都放在接口里面，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open( )和close( )，也许这个类根本就不具备open( )和close( )这两个功能，比如火灾报警器。

　　从这里可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为，open()和close()属于门本身固有的行为特性，而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类，包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。

interface Alram {    void alarm();
}abstract class Door {    void open();    void close();
}

class AlarmDoor extends Door implements Alarm {    void oepn() {      //....
    }    void close() {      //....
    }    void alarm() {      //....
    }
}

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3、小结

• 抽象类是对一种事物的抽象，接口是对行为的抽象；

• 抽象类是一种模板，接口是一种契约；

• 抽象类的抽象程度介于普通类和接口之间。

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