java教程

接口是什么？抽象类是什么？

零下一度

Jun 30, 2017 am 11:20 AM

抽象接口

接口是什么,抽象类又是什么,有了抽象类,我们为什么还要有接口呢?

抽象类

抽象类的概念：

　　抽象类是相对于普通类而言的，普通类是一个完善的功能类，可以直接产生实例化对象，并且在普通类中可以包含有构造方法、普通方法、static方法、常量和变量等内容。而抽象类是指在普通类的结构里面增加抽象方法的组成部分，或者直接将类声明为抽象类型；

　　同样抽象方法是相对于普通方法而言的，在所有的普通方法上面都会有一个“{}”，这个表示方法体，有方法体的方法一定可以被对象直接使用。而抽象方法，是指没有方法体的方法，同时抽象方法还必须使用关键字abstract做修饰。而拥有抽象方法的类就是抽象类，抽象类要使用abstract关键字声明。

下面是一个简单的抽象类：

package abstractdemo;  
  
//抽象类  public abstract class AbstractDemo {  //抽象方法,没有方法体  public abstract void test();  
      public void test1(){  
        System.out.println("普通方法");  
    }  
  public static void main(String[] args) {  
        Class18f2cef21ebec83e6009fc1ed61f2bdf c = AbstractDemo.class;  
        System.out.println(c.getName());  
    }  
}

抽象类的实例：

package abstractdemo;  
  
public abstract class AbstractTest {  
  public static void main(String[] args) {  
        AbstractDemo ad = new AbstractDemo() {  
              
            @Override  public void test() {  
                System.out.println("实例抽象类要重写抽象类中所有的抽象方法!");  
            }  
        };  
        ad.test();  
        System.out.println(ad.getClass());  
    }  
  
}

从上可知，抽象类是无法直接进行实例化操作。为什么不能直接实例化呢？当一个类实例化之后，就意味着这个对象可以调用类中的属性或者方法了，但在抽象类里存在抽象方法，而抽象方法没有方法体，没有方法体就无法进行调用。既然无法进行方法调用的话，又怎么去产生实例化对象呢。所以实例化抽象类时一定会先让你重写抽象类中的抽象方法；如果一个抽象类中没有抽象方法，那么这个类不能被实例化，会在实例化时编译报错；

抽象类的使用原则如下：
（1）抽象方法必须为public或者protected（因为如果为private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法），缺省情况下默认为public；
（2）抽象类不能直接实例化，需要依靠子类采用向上转型的方式处理；
（3）抽象类必须有子类，使用extends继承，一个子类只能继承一个抽象类；
（4）子类（如果不是抽象类）则必须覆写抽象类之中的全部抽象方法（如果子类没有实现父类的抽象方法，那么子类也是抽象类）

下面看一段代码：

package abstractdemo;  
  
//抽象类  public abstract class AbstractDemo {  //抽象方法,没有方法体  public abstract void test();  
      public void test1(){  
        System.out.println("普通方法");  
    }  
  public static void main(String[] args) {  
        Class18f2cef21ebec83e6009fc1ed61f2bdf c = AbstractDemo.class;  
        System.out.println(c.getName());  
    }  
  
}  

package abstractdemo;  
  
public class Test extends AbstractDemo{  
  
    @Override  public void test() {  
        System.out.println("继承抽象类,一定要重写抽象类中的抽象方法,如果不重写,那么该类也是抽象类!");  
    }  
  
}  

package abstractdemo;  
  
public class Demo {  
  public static void main(String[] args) {  
        AbstractDemo ad = new Test();  
        ad.test();  
    }  
  
}

现在就可以清楚的发现：
（1）抽象类继承子类里面有明确的方法覆写要求，而普通类可以有选择性的来决定是否需要覆写；
（2）抽象类实际上就比普通类多了一些抽象方法而已，其他组成部分和普通类完全一样；
（3）普通类对象可以直接实例化，但抽象类的对象必须经过向上转型之后才可以得到。

虽然一个类的子类可以去继承任意的一个普通类，可是从开发的实际要求来讲，普通类尽量不要去继承另外一个普通类，而是去继承抽象类。

抽象类的使用限制：

1.由于抽象类里会存在一些属性，那么抽象类中一定存在构造方法，其存在目的是为了属性的初始化。抽象类中是有构造函数的，所以子类继承抽象类，构造方法的调用顺序仍然是先父类构造函数，然后子类构造函数

2.抽象类不可以修饰为final，因为抽象类有子类，而final修饰的类不能被继承；

3.外部抽象类不能被修饰为static，外部抽象类不允许使用static声明，而内部的抽象类运行使用static声明。使用static声明的内部抽象类相当于一个外部抽象类的成员，继承的时候使用“外部类.内部类”的形式表示类名称。

package com.wz.abstractdemo;static abstract class A{//定义一个抽象类public abstract void print();

}class B extends A{public void print(){
        System.out.println("**********");
    }
}public class TestDemo {public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型        a.print();
    }

}

执行结果

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
    Illegal modifier for the class A; only public, abstract & final are permitted
    at com.wz.abstractdemo.A.<init>(TestDemo.java:3)
    at com.wz.abstractdemo.B.<init>(TestDemo.java:9)
    at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:18)

再看一个关于内部抽象类：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类public abstract void print();
    }

}class C extends A.B{public void print(){
        System.out.println("**********");
    }
}public class TestDemo {public static void main(String[] args) {
        A.B ab = new C();//向上转型        ab.print();
    }

}

执行结果：

**********

4.任何时候，如果要执行类中的static方法的时候，都可以在没有对象的情况下直接调用，对于抽象类也一样。但是修饰为abstract的抽象方法，不能修饰为static，没有意义；

5.有时候由于抽象类中只需要一个特定的系统子类操作，所以可以忽略掉外部子类。这样的设计在系统类库中会比较常见，目的是对用户隐藏不需要知道的子类。

范例如下：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类public abstract void print();private static class B extends A{//内部抽象类子类public void print(){//覆写抽象类的方法System.out.println("Hello World !");
        }
    }//这个方法不受实例化对象的控制public static A getInstance(){return new B();
    }

}public class TestDemo {public static void main(String[] args) {//此时取得抽象类对象的时候完全不需要知道B类这个子类的存在A a = A.getInstance();
        a.print();
    }
}

运行结果：

Hello World !

抽象类的应用——模板设计模式

例如，现在有三类事物：
（1）机器人：充电，工作；
（2）人：吃饭，工作，睡觉；
（3）猪：进食，睡觉。
现要求实现一个程序，可以实现三种不同事物的行为。

先定义一个抽象行为类：

package com.wz.abstractdemo;public abstract class Action{public static final int EAT = 1 ;public static final int SLEEP = 3 ;public static final int WORK = 5 ;public abstract void eat();public abstract void sleep();public abstract void work();public void commond(int flags){      switch(flags){case EAT:this.eat();break;case SLEEP:this.sleep();break;case WORK:this.work();break;case EAT + SLEEP:this.eat();this.sleep();break;case SLEEP + WORK:this.sleep();this.work();break;default:break;
        }
    }
}

定义一个机器人的类：

package com.wz.abstractdemo;public class Robot extends Action{

    @Overridepublic void eat() {
        System.out.println("机器人充电");

    }

    @Overridepublic void sleep() {

    }

    @Overridepublic void work() {
        System.out.println("机器人工作");

    }

}

定义一个人的类：

package com.wz.abstractdemo;public class Human extends Action{

    @Overridepublic void eat() {
        System.out.println("人吃饭");

    }

    @Overridepublic void sleep() {
        System.out.println("人睡觉");

    }

    @Overridepublic void work() {
        System.out.println("人工作");

    }

}

定义一个猪的类：

package com.wz.abstractdemo;public class Pig extends Action{

    @Overridepublic void eat() {
        System.out.println("猪进食");

    }

    @Overridepublic void sleep() {
        System.out.println("猪睡觉");

    }

    @Overridepublic void work() {


    }

}

测试主类：

package com.wz.abstractdemo;public class AbstractDemo {public static void main(String[] args) {

        fun(new Robot());

        fun(new Human());

        fun(new Pig());

    }public static void fun(Action act){
        act.commond(Action.EAT);
        act.commond(Action.SLEEP);
        act.commond(Action.WORK);
    }

}

运行结果：

机器人充电
机器人工作
人吃饭
人睡觉
人工作
猪进食
猪睡觉

所有的子类如果要想正常的完成操作，必须按照指定的方法进行覆写才可以，而这个时候抽象类所起的功能就是一个类定义模板的功能。

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接口

　　接口是一种比抽象类更加抽象的“类”。这里给“类”加引号是我找不到更好的词来表示，但是我们要明确一点就是，接口本身就不是类，从我们不能实例化一个接口就可以看出。如new Runnable();肯定是错误的，我们只能new它的实现类。

接口是用来建立类与类之间的协议，它所提供的只是一种形式，而没有具体的实现。同时实现该接口的实现类必须要实现该接口的所有方法，通过使用implements关键字，他表示该类在遵循某个或某组特定的接口，同时也表示着“interface只是它的外貌，但是现在需要声明它是如何工作的”。

接口是抽象类的延伸，Java了保证数据安全是不能多重继承的，也就是说继承只能存在一个父类，但是接口不同，一个类可以同时实现多个接口，不管这些接口之间有没有关系，所以接口弥补了抽象类不能多重继承的缺陷，但是推荐继承和接口共同使用，因为这样既可以保证数据安全性又可以实现多重继承。

在使用接口过程中需要注意如下几个问题：

1、1个Interface的所有方法访问权限自动被声明为public。确切的说只能为public，当然你可以显示的声明为protected、private，但是编译会出错！

2、接口中可以定义“成员变量”，或者说是不可变的常量，因为接口中的“成员变量”会自动变为为public static final。可以通过类命名直接访问：ImplementClass.name。

3、接口中不存在实现的方法。

4、实现接口的非抽象类必须要实现该接口的所有方法。抽象类可以不用实现。

5、不能使用new操作符实例化一个接口，但可以声明一个接口变量，该变量必须引用（refer to)一个实现该接口的类的对象。可以使用 instanceof 检查一个对象是否实现了某个特定的接口。例如：if(anObject instanceof Comparable){}。

6、在实现多接口的时候一定要避免方法名的重复。

抽象类和接口的区别

　　在Java语言中，abstract class和interface是支持抽象类定义的两种机制。正是由于这两种机制的存在，才赋予了Java强大的面向对象能力。abstract class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性，甚至可以相互替换，因此很多开发者在进行抽象类定义时对于abstract class和interface的选择显得比较随意。其实，两者之间还是有很大的区别的，对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。

	Abstract class	Interface
实例化	不能	不能
类	一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系。可以通过继承多个接口实现多重继承	一个类可以实现多个interface
数据成员	可有自己的	静态的不能被修改即必须是static final，一般不在此定义
方法	可以私有的，非abstract方法，抽象方法必须实现	不可有私有的，默认是public，abstract 类型
变量	可有私有的，默认是friendly 型，其值可以在子类中重新定义，也可以重新赋值	不可有私有的，默认是public static final 型，且必须给其初值，实现类中不能重新定义，不能改变其值。
设计理念	表示的是“is-a”关系	表示的是“like-a”关系
实现	需要继承，要用extends	要用implements

　　abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类（本文中的抽象类并非从abstract class翻译而来，它表示的是一个抽象体，而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法）定义的，那么什么是抽象类，使用抽象类能为我们带来什么好处呢？

　　声明方法的存在而不去实现它的类被叫做抽象类（abstract class），它用于要创建一个体现某些基本行为的类，并为该类声明方法，但不能在该类中实现该类的情况。不能创建abstract 类的实例。然而可以创建一个变量，其类型是一个抽象类，并让它指向具体子类的一个实例。不能有抽象构造函数或抽象静态方法。Abstract 类的子类为它们父类中的所有抽象方法提供实现，否则它们也是抽象类。取而代之，在子类中实现该方法。知道其行为的其它类可以在类中实现这些方法。

　　接口（interface）是抽象类的变体。在接口中，所有方法都是抽象的。多继承性可通过实现这样的接口而获得。接口中的所有方法都是抽象的，没有一个有程序体。接口只可以定义static final成员变量。接口的实现与子类相似，除了该实现类不能从接口定义中继承行为。当类实现特殊接口时，它定义（即将程序体给予）所有这种接口的方法。然后，它可以在实现了该接口的类的任何对象上调用接口的方法。由于有抽象类，它允许使用接口名作为引用变量的类型。通常的动态联编将生效。引用可以转换到接口类型或从接口类型转换，instanceof 运算符可以用来决定某对象的类是否实现了接口。

接口可以继承接口。抽象类可以实现(implements)接口，抽象类是可以继承实体类，但前提是实体类必须有明确的构造函数。接口更关注“能实现什么功能”，而不管“怎么实现的”。

1.相同点
A. 两者都是抽象类，都不能实例化。
B. interface实现类及abstrct class的子类都必须要实现已经声明的抽象方法。

2. 不同点
A. interface需要实现，要用implements，而abstract class需要继承，要用extends。
B. 一个类可以实现多个interface，但一个类只能继承一个abstract class。
C. interface强调特定功能的实现，而abstract class强调所属关系。
D. 尽管interface实现类及abstrct class的子类都必须要实现相应的抽象方法，但实现的形式不同。interface中的每一个方法都是抽象方法，都只是声明的 (declaration, 没有方法体)，实现类必须要实现。而abstract class的子类可以有选择地实现。
这个选择有两点含义：
一是Abastract class中并非所有的方法都是抽象的，只有那些冠有abstract的方法才是抽象的，子类必须实现。那些没有abstract的方法，在Abstrct class中必须定义方法体。
二是abstract class的子类在继承它时，对非抽象方法既可以直接继承，也可以覆盖；而对抽象方法，可以选择实现，也可以通过再次声明其方法为抽象的方式，无需实现，留给其子类来实现，但此类必须也声明为抽象类。既是抽象类，当然也不能实例化。
E. abstract class是interface与Class的中介。
interface是完全抽象的，只能声明方法，而且只能声明public的方法，不能声明private及protected的方法，不能定义方法体，也不能声明实例变量。然而，interface却可以声明常量变量，并且在JDK中不难找出这种例子。但将常量变量放在interface中违背了其作为接口的作用而存在的宗旨，也混淆了interface与类的不同价值。如果的确需要，可以将其放在相应的abstract class或Class中。
abstract class在interface及Class中起到了承上启下的作用。一方面，abstract class是抽象的，可以声明抽象方法，以规范子类必须实现的功能；另一方面，它又可以定义缺省的方法体，供子类直接使用或覆盖。另外，它还可以定义自己的实例变量，以供子类通过继承来使用。

interface的应用场合
A. 类与类之前需要特定的接口进行协调，而不在乎其如何实现。
B. 作为能够实现特定功能的标识存在，也可以是什么接口方法都没有的纯粹标识。
C. 需要将一组类视为单一的类，而调用者只通过接口来与这组类发生联系。
D. 需要实现特定的多项功能，而这些功能之间可能完全没有任何联系。

abstract class的应用场合
一句话，在既需要统一的接口，又需要实例变量或缺省的方法的情况下，就可以使用它。最常见的有：
A. 定义了一组接口，但又不想强迫每个实现类都必须实现所有的接口。可以用abstract class定义一组方法体，甚至可以是空方法体，然后由子类选择自己所感兴趣的方法来覆盖。
B. 某些场合下，只靠纯粹的接口不能满足类与类之间的协调，还必需类中表示状态的变量来区别不同的关系。abstract的中介作用可以很好地满足这一点。
C. 规范了一组相互协调的方法，其中一些方法是共同的，与状态无关的，可以共享的，无需子类分别实现；而另一些方法却需要各个子类根据自己特定的状态来实现特定的功能。

接口和抽象类的好处:

好像定义接口是提前做了个多余的工作。下面我给大家总结了4点关于JAVA中接口存在的意义：

　　1、重要性：在Java语言中， abstract class 和interface 是支持抽象类定义的两种机制。正是由于这两种机制的存在，才赋予了Java强大的面向对象能力。

　　2、简单、规范性：如果一个项目比较庞大，那么就需要一个能理清所有业务的架构师来定义一些主要的接口，这些接口不仅告诉开发人员你需要实现那些业务，而且也将命名规范限制住了（防止一些开发人员随便命名导致别的程序员无法看明白）。

　　3、维护、拓展性：比如你要做一个画板程序，其中里面有一个面板类，主要负责绘画功能，然后你就这样定义了这个类。

可是在不久将来，你突然发现这个类满足不了你了，然后你又要重新设计这个类，更糟糕是你可能要放弃这个类，那么其他地方可能有引用他，这样修改起来很麻烦。

如果你一开始定义一个接口，把绘制功能放在接口里，然后定义类时实现这个接口，然后你只要用这个接口去引用实现它的类就行了，以后要换的话只不过是引用另一个类而已，这样就达到维护、拓展的方便性。

　　4、安全、严密性：接口是实现软件松耦合的重要手段，它描叙了系统对外的所有服务，而不涉及任何具体的实现细节。这样就比较安全、严密一些（一般软件服务商考虑的比较多）。

尽管抽象类和接口之间存在较大的相同点，甚至有时候还可以互换，但这样并不能弥补他们之间的差异之处。下面将从语法层次和设计层次两个方面对抽象类和接口进行阐述。

语法层次

在语法层次，java语言对于抽象类和接口分别给出了不同的定义。下面已Demo类来说明他们之间的不同之处。

使用抽象类来实现:

public abstract class Demo {  abstract void method1();  
      
      void method2(){  //实现      }  
}

使用接口来实现

interface Demo {  void method1();  void method2();  
}

抽象类方式中，抽象类可以拥有任意范围的成员数据，同时也可以拥有自己的非抽象方法，但是接口方式中，它仅能够有静态、不能修改的成员数据（但是我们一般是不会在接口中使用成员数据），同时它所有的方法都必须是抽象的。在某种程度上来说，接口是抽象类的特殊化。

对子类而言，它只能继承一个抽象类（这是java为了数据安全而考虑的），但是却可以实现多个接口。

设计层次

上面只是从语法层次和编程角度来区分它们之间的关系，这些都是低层次的，要真正使用好抽象类和接口，我们就必须要从较高层次来区分了。只有从设计理念的角度才能看出它们的本质所在。一般来说他们存在如下三个不同点：

1、抽象层次不同。抽象类是对类抽象，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。

2、跨域不同。抽象类所跨域的是具有相似特点的类，而接口却可以跨域不同的类。我们知道抽象类是从子类中发现公共部分，然后泛化成抽象类，子类继承该父类即可，但是接口不同。实现它的子类可以不存在任何关系，共同之处。例如猫、狗可以抽象成一个动物类抽象类，具备叫的方法。鸟、飞机可以实现飞Fly接口，具备飞的行为，这里我们总不能将鸟、飞机共用一个父类吧！所以说抽象类所体现的是一种继承关系，要想使得继承关系合理，父类和派生类之间必须存在"is-a" 关系，即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。对于接口则不然，并不要求接口的实现者和接口定义在概念本质上是一致的，仅仅是实现了接口定义的契约而已。

3、设计层次不同。对于抽象类而言，它是自下而上来设计的，我们要先知道子类才能抽象出父类，而接口则不同，它根本就不需要知道子类的存在，只需要定义一个规则即可，至于什么子类、什么时候怎么实现它一概不知。比如我们只有一个猫类在这里，如果你这是就抽象成一个动物类，是不是设计有点儿过度？我们起码要有两个动物类，猫、狗在这里，我们在抽象他们的共同点形成动物抽象类吧！所以说抽象类往往都是通过重构而来的！但是接口就不同，比如说飞，我们根本就不知道会有什么东西来实现这个飞接口，怎么实现也不得而知，我们要做的就是事前定义好飞的行为接口。所以说抽象类是自底向上抽象而来的，接口是自顶向下设计出来的。

我们有一个Door的抽象概念，它具备两个行为open()和close()，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：

抽象类：

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

接口

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

至于其他的具体类可以通过使用extends使用抽象类方式定义Door或者Implements使用接口方式定义Door，这里发现两者并没有什么很大的差异。

但是现在如果我们需要门具有报警的功能，那么该如何实现呢？

解决方案一：给Door增加一个报警方法:clarm();

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

或者

interface Door{  void open();  void close();  void alarm();  
}

这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则 ISP (Interface Segregation Principle)(参见:)，在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念"报警器"的行为方法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会因为"报警器"这个概念的改变而改变，反之依然。

解决方案二

既然open()、close()和alarm()属于两个不同的概念，那么我们依据ISP原则将它们分开定义在两个代表两个不同概念的抽象类里面，定义的方式有三种：

1、两个都使用抽象类来定义。

2、两个都使用接口来定义。

3、一个使用抽象类定义，一个是用接口定义。

由于java不支持多继承所以第一种是不可行的。后面两种都是可行的，但是选择何种就反映了你对问题域本质的理解。

如果选择第二种都是接口来定义，那么就反映了两个问题：1、我们可能没有理解清楚问题域，AlarmDoor在概念本质上到底是门还报警器。2、如果我们对问题域的理解没有问题，比如我们在分析时确定了AlarmDoor在本质上概念是一致的，那么我们在设计时就没有正确的反映出我们的设计意图。因为你使用了两个接口来进行定义，他们概念的定义并不能够反映上述含义。

第三种，如果我们对问题域的理解是这样的：AlarmDoor本质上Door，但同时它也拥有报警的行为功能，这个时候我们使用第三种方案恰好可以阐述我们的设计意图。AlarmDoor本质是们，所以对于这个概念我们使用抽象类来定义，同时AlarmDoor具备报警功能，说明它能够完成报警概念中定义的行为功能，所以alarm可以使用接口来进行定义。如下：

abstract class Door{  abstract void open();  abstract void close();  
}  
  
interface Alarm{  void alarm();  
}  
  
class AlarmDoor extends Door implements Alarm{  void open(){}  void close(){}  void alarm(){}  
}

这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解，正确的揭示我们的设计意图。其实抽象类表示的是"is-a"关系，接口表示的是"like-a"关系，大家在选择时可以作为一个依据，当然这是建立在对问题领域的理解上的，比如：如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器，同时又具有Door的功能，那么上述的定义方式就要反过来了。

批注：

   ISP（Interface Segregation Principle）：面向对象的一个核心原则。它表明使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。

   一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的。

   一个接口代表一个角色，不应当将不同的角色都交给一个接口。没有关系的接口合并在一起，形成一个臃肿的大接口，这是对角色和接口的污染。