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Java的抽象特性-深入理解抽象類別與介面

黄舟

Mar 14, 2017 am 11:49 AM

重點：

#抽象類別
介面
抽象類別與介面的差異

　　對於物件導向程式設計來說，抽象是它的四大特徵之一。在Java中，可以透過兩種形式來體現OOP的抽象：介面和抽象類別。介面和抽象類別為我們提供了一種將介面與實作分離的更結構化的方法。

二. 抽象類別

1).概念基礎

　　我們都知道在物件導向的領域中一切都是物件。同時，所有的物件都是透過類別來描述的，但是並不是所有的類別都是可以描述物件（物件= 狀態 + 行為）的。如果一個類別沒有足夠的資訊來描述一個具體的對象，那麼我們就可以將這樣的類別設為抽象類別。抽象類別只能被public和預設修飾符修飾。

　　在了解抽象類別之前，先來了解一下抽象方法。抽象方法是一種特殊的方法：它只有聲明，而沒有具體的實作。

抽象方法的宣告格式為：

abstract void func();

　　抽象方法必須用abstract關鍵字進行修飾。如果一個類別含有抽象方法，則稱這個類別為抽象類，抽象類別必須在類別前用abstract關鍵字修飾 (特別需要注意的是，抽象類別也可以不包含抽象方法，也就是其中所有的方法都是具體方法)。 因為抽象類別中含有未具體實作的方法，所以不能用抽象類別建立物件。

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

　　從這裡可以看出，抽象類別就是為了繼承而存在的，如果你定義了一個抽象類，卻不去繼承它，那麼等於白白創建了這個抽象類，因為你不能用它來做任何事情。

對於一個父類，如果它的某個方法在父類別中實現出來沒有任何意義，必須根據子類別的實際需求來進行不同的實現，那麼就可以將這個方法宣告為abstract方法，此時這個類別也就變成abstract類別了。

　　包含抽象方法的類別稱為抽象類，但並不意味著抽象類別中只能有抽象方法，它和普通類別一樣，同樣可以擁有成員變量和普通的成員方法。

注意，抽象類別和普通類別的主要有三點區別：

抽象方法不能是private的，否則，其不能被子類繼承，子類別也無法實作該方法，因此這樣做沒有任何意義；
#抽象類別不能用來建立物件；
如果一個類別繼承於抽象類，則子類別必須實作父類別的抽象方法。如果子類別沒有實作父類別的抽象方法，則必須將子類別也定義為為abstract類別。

　在其他方面，抽象類別和普通的類別並沒有區別。

2).本質

#抽象類別與具體類別的唯一區別：含有抽象方法的類別一定是抽象類別；
#抽象類別的根本作用是為了繼承，所以抽象類別的抽象方法不能被private修飾；
#抽象類別比具體類別只多一點抽象因素：行為層面的抽象（可以包含抽象方法） ;

#三.介面

#1).概念基礎###

　　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；

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。

　　　　　　　　　 Java的抽象特性-深入理解抽象類別與介面

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。

　　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() {      //....
    }
}

3、小结