Java的介面和抽象類別以及兩者之間的區別

對於物件導向程式設計來說，抽像是它的一大特徵之一。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。這兩者有太多相似的地方，又有太多不同的地方。很多人在初學的時候會以為它們可以隨意互換使用，但實際上則不然。今天我們就一起來學習Java中的介面和抽象類別。以下是本文的目錄大綱：

一.抽象類別

二.介面

三.抽象類別和介面的差異

若有不正之處，請多多諒解並歡迎批評指正，不甚感激。

一.抽象類別

在了解抽象類別之前，先來了解抽象方法。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：

<code class="language-java hljs"><span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">fun</span><span class="hljs-params">()</span></span>;</code>

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別，抽象類別必須在類別前用abstract關鍵字修飾。因為抽象類別中含有無具體實作的方法，所以不能用抽象類別建立物件。

　　下面要注意一個問題：在《Java程式設計思想》一書中，將抽象類別定義為“包含抽象方法的類別”，但是後面發現如果一個類不包含抽象方法，只是用abstract修飾的話也是抽象類別。也就是說抽象類別不一定必須含有抽象方法。個人覺得這個屬於鑽牛角尖的問題吧，因為如果一個抽象類別不包含任何抽象方法，為何還要設計為抽象類別？所以暫且記住這個概念吧，不必去深究為什麼。

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-line">[<span class="hljs-keyword">public</span>] <span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">ClassName</span> </span>{</p></li><li><p class="hljs-ln-line"><span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">fun</span><span class="hljs-params">()</span></span>;</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

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。對於一個父類，如果它的某個方法在父類中實現出來沒有任何意義，必鬚根據子類的實際需求來進行不同的實現，那麼就可以將這個方法聲明為abstract方法，此時這個類也就成為abstract類別了。

包含抽象方法的類別稱為抽象類，但不表示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數和普通的成員方法。請注意，抽象類別和普通類別的主要有三點區別：

1）抽象方法必須為public或protected（因為如果為private，則不能被子類別繼承，子類別便無法實作該方法），缺省情況下預設為public。

2）抽象類別不能用來建立物件；

3）如果一個類別繼承於一個抽象類，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。

二.介面

接口，英文稱為interface，在軟體工程中，介面泛指供別人呼叫的方法或函數。從這裡，我們可以體會到Java語言設計者的初衷，它是對行為的抽象。在Java中，定一個介面的形式如下：

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">[public] interface InterfaceName {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

介面中可以含有 變數和方法。但要注意，介面中的變數會被隱式地指定為public static final變數（並且只能是public static final變量，用private修飾會報編譯錯誤），而方法會隱式地指定為public abstract方法且只能是public abstract方法（用其他關鍵字，例如private、protected、static、 final等修飾會報編譯錯誤），且介面中所有的方法不能有具體的實現，也就是說，介面中的方法必須都是抽象方法。從這裡可以隱約看出介面和抽象類別的區別，介面是一種極度抽象的類型，它比抽象類別更“抽象”，並且在一般情況下不在介面中定義變數。

要讓一個類別遵循某組特地的介面需要使用implements關鍵字，具體格式如下：

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{</p></li><li><p class="hljs-ln-line">}</p></li></ol>

可以看出，允許一個類別遵循多個特定的介面。如果一個非抽象類別遵循了某個接口，就必須實作該接口中的所有方法。對於遵循某個介面的抽象類，可以不實作該介面中的抽象方法。

三.抽象類別與介面的差異

1.語法層面上的差異

#1）抽象類別可以提供成員方法的實作細節，而介面中只能存在public abstract 方法；

2）抽象類別中的成員變數可以是各種類型的，而介面中的成員變數只能是public static final類型的；

3）接口中不能含有靜態程式碼區塊以及靜態方法，而抽象類別可以有靜態程式碼區塊和靜態方法；

4）一個類別只能繼承一個抽象類別，而一個類別卻可以實作多個介面。

2.設計層面上的差異

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，它是一种辐射式设计。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：

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">abstract class Door {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers">public abstract void open();<br/></p><p class="hljs-ln-line hljs-ln-n"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">public</span> <span class="hljs-keyword">abstract</span> <span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">close</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

或者：

<ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">interface Door {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers">public abstract void open();</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers">public abstract void close();<br/></p><p class="hljs-ln-line hljs-ln-n"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

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。

<code class="language-java hljs"></code><ol class="hljs-ln list-paddingleft-2"><li><p class="hljs-ln-numbers">interface Alram {</p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">alarm</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}<br/></span></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><br/></span><span class="hljs-keyword" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">abstract</span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"> </span><span class="hljs-class" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Door</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">open</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">close</span><span class="hljs-params">()</span></span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">;</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-class" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">AlarmDoor</span> <span class="hljs-keyword">extends</span> <span class="hljs-title">Door</span> <span class="hljs-keyword">implements</span> <span class="hljs-title">Alarm</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><br/></p><p class="hljs-ln-line hljs-ln-n"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">oepn</span><span class="hljs-params">()</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">//....</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">close</span><span class="hljs-params">()</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">//....</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span class="hljs-function" style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;"><span class="hljs-keyword">void</span> <span class="hljs-title">alarm</span><span class="hljs-params">()</span> </span><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">{</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">//....</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span><br/></p></li><li><p class="hljs-ln-numbers"><span style="font-family: "Microsoft Yahei", "Hiragino Sans GB", Helvetica, "Helvetica Neue", 微软雅黑, Tahoma, Arial, sans-serif;">}</span></p></li></ol>

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