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前言
随着Java当中继承和多态的深入了解，本文将介绍新的内容：抽象类和接口。
1.抽象类
1.1抽象类的概念
在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。
比如：
通过上述的例子，我们可以发现Shape中的draw()方法和Animal中的bark()方法并没有什么实际的工作，主要的工作都是由子类继承来完成的。像这种没有实际工作的方法，我们就可以设计成抽象方法（abstract），包含抽象方法的类我们称为 抽象类（abstract class）
1.2 抽象类语法
在Java中，一个类如果被 abstract 修饰称为抽象类，抽象类中被 abstract 修饰的方法称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的实现体。
// 抽象类：被abstract修饰的类
public abstract class Shape {
// 抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
public abstract void draw();
abstract void calcArea();
// 抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性
public double getArea(){
return area;
}
protected double area; // 面积
注意：抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，甚至构造方法！
1.3 抽象类特性
1. 抽象类不能直接实例化对象
Shape shape = new Shape();
// 编译出错
Error:(30, 23) java: Shape是抽象的; 无法实例化2. 抽象方法不能是 private 的
abstract class Shape {
private abstract void draw();
}
// 编译出错
Error:(4, 27) java: 非法的修饰符组合: abstract和private抽象方法是一定要被重写的，所以一定不能被private修饰
3. 抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写
public abstract class Shape {
abstract final void methodA();
public abstract static void methodB();
}
// 编译报错：
// Error:(20, 25) java: 非法的修饰符组合: abstract和final
// Error:(21, 33) java: 非法的修饰符组合: abstract和static4. 抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰
class Cycle extends Shape{
@Override
public void draw() {
//这里对Shape类中的两个抽象方法进行了重写，就不会报错
}
@Override
void calcArea() {
}
}如果没有完成所有的重写，将这个类用abstract修饰也不会报错
abstract class Cycle extends Shape{
@Override
void calcArea() {
}
}如果没完成所有的重写且不用abstract修饰，则一定报错！
5. 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类
6. 抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量
1.4 抽象类的作用
抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类. 然后让子类重写抽象类中的抽象方法
这里可能会产生一个疑问：普通的类也可以被继承, 普通的方法也可以被重写, 为啥非得用抽象类和抽象方法呢?
使用抽象类的场景就如上面的代码, 实际工作不应该由父类完成, 而应由子类完成. 那么此时如果不小心误用成父类了, 使用普通类编译器是不会报错的. 但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误, 让我们尽早发现问题.
很多语法存在的意义都是为了 "预防出错", 例如我们曾经用过的 final 也是类似. 创建的变量用户不去修改, 不就相当于常量嘛? 但是加上 final 能够在不小心误修改的时候, 让编译器及时提醒我们.充分利用编译器的校验, 在实际开发中是非常有意义的.
2. 接口
2.1接口的概念
在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB口，电源插座等。
电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘...所有符合USB协议的设备
电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲...所有符合规范的设备
通过上述例子可以看出：接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。
在Java中，接口可以看成是：多个类的公共规范，是一种引用数据类型。
2.2 语法规则
接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口。
public interface 接口名称{
// 抽象方法
public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配，可以不写
public void method2();
abstract void method3();
void method4();
// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，跟推荐方式4，代码更简洁
}2.3 接口使用
接口不能直接使用，必须要有一个"实现类"来"实现"该接口，实现接口中的所有抽象方法
public class 类名称 implements 接口名称{
// ...
}注意：子类和父类之间是extends 继承关系，类与接口之间是 implements 实现关系
接下来写一个案例来理解接口的使用
interface USB {
void openService();
void closeService();
}
public class Mouse implements USB{
@Override
public void openService() {
System.out.println("打开鼠标");
}
@Override
public void closeService() {
System.out.println("关闭鼠标");
}
public void click(){
System.out.println("点击鼠标");
}
}
public class KeyBoard implements USB{
@Override
public void openService() {
System.out.println("打开键盘");
}
@Override
public void closeService() {
System.out.println("关闭键盘");
}
public void input(){
System.out.println("键盘输入");
}
}
public class Computer {
public void powerOn(){
System.out.println("打开电脑");
}
public void powerOff(){
System.out.println("关闭电脑");
}
/**
* 这里利用多态
* @param usb
*/
public void useDevice(USB usb){
usb.openService();
//由于多态缺点：不能调用子类特有方法，只能向下转型
if(usb instanceof Mouse){
Mouse mouse = (Mouse)usb;
mouse.click();
}else if(usb instanceof KeyBoard){
KeyBoard keyboard = (KeyBoard) usb;
keyboard.input();
}
usb.closeService();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
//先打开电脑
computer.powerOn();
//使用电脑的鼠标
computer.useDevice(new Mouse());
System.out.println("=============");
//使用电脑的键盘
computer.useDevice(new KeyBoard());
//关闭电脑
computer.powerOff();
}
}
运行结果：
打开电脑
打开鼠标
点击鼠标
关闭鼠标
=============
打开键盘
键盘输入
关闭键盘
关闭电脑
2.4 接口特性
1. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象
public class TestUSB {
public static void main(String[] args) {
USB usb = new USB();
}
}
// Error:(10, 19) java: day20210915.USB是抽象的; 无法实例化2. 接口中每一个方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是public abstract，其他修饰符都会报错)
public interface USB {
// Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符private
private void openDevice();
void closeDevice();
}3. 接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现
public interface USB {
void openDevice();
// 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法
// Error:(5, 23) java: 接口抽象方法不能带有主体
void closeDevice(){
System.out.println("关闭USB设备");
}
}4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限
public class Mouse implements USB {
@Override
void openDevice() {//这里必须为public
System.out.println("打开鼠标");
}
// ...
}
// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不
// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public5. 接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量
public interface USB {
double brand = 3.0; // 默认被：final public static修饰
void openDevice();
void closeDevice();
}
public class TestUSB {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(USB.brand); // 可以直接通过接口名访问，说明是静态的
// 编译报错：Error:(12, 12) java: 无法为最终变量brand分配值
USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性
}
}6. 接口中不能有静态代码块和构造方法
public interface USB {
// 编译失败 //构造方法
public USB(){
}
static{} // 编译失败//静态代码块
void openDevice();
void closeDevice();
}7. 接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class
8. 如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类
9. jdk8中：接口中还可以包含default方法。
public interface USB {
public static void a(){
//接口中的静态方法是被允许的
}
default void b(){
//jdk8中支持default方法
}
void openDevice();
void closeDevice();
}2.5 实现多个接口
在Java中，类和类之间是单继承的，一个类只能有一个父类，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口。下面通过类来表示一组动物.
public class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
public interface IRunning {
void run();
}
public interface ISwimming {
void swim();
}
public class Cat extends Animal implements IRunning{
public Cat(String name){
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name+"正在用4条腿跑");
}
}
public class Frog extends Animal implements IRunning,ISwimming{
public Frog(String name){
super(name);
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name+"正在蛙泳");
}
@Override
public void run() {
System.out.println("正在蛙跳");
}
}
上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口.
这样设计有什么好处呢? 时刻牢记多态的好处, 可以忘记类型. 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型,而只关注某个类是否具备某种能力.
例如，现在实现一下跑步的方法：
public static void Runs(IRunning running) {
System.out.println("我带着伙伴去跑步");
running.run();
}在这个 Runs 方法内部, 我们并不关注到底是哪种动物, 只要参数是会跑的, 就行
public class Test {
public static void Runs(IRunning running) {
System.out.println("我带着伙伴去散步");
running.run();
}
public static void main(String[] args) {
Cat cat = new Cat("小猫");
Runs(cat);
Frog frog = new Frog("小青蛙");
Runs(frog);
}
}
运行结果：
我带着伙伴去散步
小猫正在用4条腿跑
我带着伙伴去散步
小青蛙正在蛙跳甚至参数可以不是 "动物", 只要会跑!
class Robot implements IRunning {
private String name;
public Robot(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在用轮子跑");
}
}
public static void main(String[] args) {
Robot robot = new Robot("机器人");
Runs(robot);
}
// 执行结果
机器人正在用轮子跑可能有的人会问了，为什么不把这些接口写成抽象方法写到Animal类中？非得单独的抽取出一个一个的接口？这是因为一但写到Animal类中就将这个类写死了，例如：并不是所有的动物都会飞！但是还是要重写这个方法，这样代码的耦合度就很高！
2.6 接口间的继承
在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，接口与接口之间可以多继承。即：用接口可以达到多继承的目的。
接口可以继承多个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字。
interface IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swim();
}
// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
}
class Frog implements IAmphibious {
...
}通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 "两栖的". 此时实现接口创建的 Frog 类, 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法.
接口间的继承相当于把多个接口合并在一起
2.7 抽象类和接口的区别（常见面试题）
核心区别: 抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法.
下面详细解释二者的区别：
- 抽象类可以被所有权限修饰，接口只能被public修饰
- 抽象类中可以包含所有关键字修饰的成员变量，接口中只能包含public final 修饰的成员变量
- 抽象类可以有抽象方法和普通方法，接口只能是public abstract修饰的抽象方法和静态方法以及jdk1.8以后的default方法
- 抽象类中子类使用extends关键字继承使用抽象方法，接口中子类使用implements关键字实现接口
- 抽象类可以实现多接口，接口不能继承抽象方法只能继承接口且可以继承多接口
- 一个子类只能继承一个抽象类，但是一个子类可以实现多个接口
总结
本文详细介绍了抽象类和接口，并且总结了抽象和接口的区别（面试常考）