码出高效读书笔记：重新思考接口和抽象类以及内部类

1、接口和抽象类

正如面向对象四大特征：抽象、继承、封装、多态所述，定义类的过程就是抽象和封装的过程。而接口和抽象类则是对实体类进行更高层次的抽象，仅定义公共行为和特征。两者的共同点是都不能被实例化，但可以通过定义引用变量指向实例对象。

下表示接口和抽象类的语法区别：

语法维度	抽象类	接口
定义关键字	abstract	interface
子类继承或实现关键字	extends	implements
方法实现	可以有	不能有，JDK8以后，允许有default实现
方法访问控制符	无限制	有限制，默认是public abstract类型
属性访问控制符	无限制	有限制，默认是public static final类型
静态方法	可以有	不能有，JDK8以后，允许有
static{}静态代码块	可以有	不能有
本类型之间扩展	单继承	多继承
本类型之间扩展关键字	extends	extends

抽象类在被继承时体现的是is-a关系，而接口再被实现时体现的是can-do关系。

与接口相比，抽象类通常是对同类事物相对具体的抽象，通常包含抽象方法、实体方法、属性变量。如果一个抽象类只有一个抽象方法，那么它等同于一个接口。

is-a关系需要符合里式代换原则（即父类适用的地方，用子类来替代同样适用。举个例子：警匪片中，警察经常说，放下武器！而对面的匪徒有的使用匕首，有的使用手枪，这些都是武器的子类。父类出现的地方，即“放下武器”，那么，“放下匕首”、“放下手枪”都是对的）。

can-do关系要符合接口隔离原则。实现类要有能力去实现并执行接口中定义的行为，例如Plan can fly.Brid can fly.中应该把fly这个动作/功能定义成一个接口，而不是把fly()放在某个抽象类中，再由Plane和Brid利用is-a关系去继承此抽象类。因为严格意义上来说，除了fly这个行为外，在Plane和Brid两者中很难再找到相同或者相似的特征。

抽象类是模板设计，而接口是契约式设计。

抽象类包含一组相对具体的特征，性格偏内向，比如某品牌特定型号的汽车，底盘结构、控制电路、刹车系统等是抽象出来的共同特征，但根据动感型、舒适性、豪华型的区分，内饰、车头灯、显示屏等可以存在不同版本的实现。

接口是开放的，性格偏外箱，它就像是一份合同，定义了方法名、参数、返回值，甚至是抛出的异常类型。谁都可以来实现它，但如果向实现它的类就必须遵守这份接口约定合同，比如，任何类型的车辆都必须实现如下的接口：

public interface VehicleSafe{
    /**
     * @param initSpeed 刹车时的初始速度
     * @param brakeTime 从initSpeed开始刹车到停止行驶的时间，单位是毫秒
     * @return 从initSpeed开始刹车到停止行驶的距离
     */
    double brake(int initSpeed,int brakeTime);

刹车是一个开放式的强制行为规范，任何车辆都必须具有刹车的能力，要明确在特定初速度的情况下，刹车时间多长，刹车距离多长。此规范对任何车辆都是强约束的，这就是契约。

接口是顶级的“类”，对应关键字是interface，但是编译后的字节码扩展名还是.class。抽象类是二当家，接口位于顶层，而抽象类对各个接口进行了组合，然后实现部分接口行为，其中AbstaractCollection是最典型的抽象类：

public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E>{
    //Collection定义的抽象方法，但本类没有实现
    //Collection接口定义的方法，size()这个方法对于链表和顺序表有不同的实现方式
    public abstract int size();

    //实现Collection接口的这个方法，因为对AbstractCollection的子类它们的判空方式是一致的，这就是
    //模板式设计，对于所有它的子类，实现共同的方法体，通过多态调用到子类的具体size()实现
    
    public boolean isEmpty(){
        //实现Collection的方法
        return size() == 0;
    }

    //其他属性和部分方法实现.....
}

Java语言中类的继承采用单继承形式，避免继承泛滥、菱形继承、循环继承，甚至“四不像”实现类的出现。在JVM中，一个类如果有多个直接父类，那么绑定机制会变得非常复杂。

接口继承接口，关键字是extends，而不是implements，允许多重继承是因为接口有契约式的行为约定，没有任何具体实现和属性，某个实体类在实现多重继承后的借口时，只是说明“can do many things”。

当纠结定义接口还是抽象类时，优先推荐定义为接口，遵循接口隔离原则，按某个维度划分为多个接口，然后再用抽象类去implements某些接口，这样做可方便后续的扩展和重构。

2、内部类

在一个.java的源文件中，只能定义一个类名与文件名完全一致的公开类，并使用public class关键字来修饰。但是在面向对象语言中，任何一个类都可以在内部定义另外一个类，前者为外部类，后者为内部类。内部类本身就是类的一个属性，与其他属性定义方式一致。

比如：属性字段private static String str，由访问控制符、是否静态类型、属性类型、变量名组成。而内部类private static class Inner{}，也是按照这样的顺序来定义的。类型可以为class、enum，甚至是interface，当然在内部类中定义接口是不推荐的。

内部类可以是静态和非静态的，它可以出现在属性定义、方法体和表达式中，甚至可以匿名出现（匿名内部类），具体分为如下四种：

静态内部类，如：static class StaticInnerClass{}；
成员内部类，如：private class InstanceInnerClass{}；
局部内部类，定义在方法或者表达式内部；
匿名内部类，如：(new Thread(){}).start()。

如下是最精简的4中内部类定义方式：

public class OuterClass{
    
    //成员内部类
    private class InstanceInnerClass{}

    //静态内部类
    static class StaicInnerClass{}

    public static void main(String[] args){
        //两个匿名内部类
        (new Thread() {}).start();
        (new Thread() {}).start();

        //两个方法内部类
        class MethodClass1{}
        class MethodClass2{}
    }
}

无论是什么类型的内部类，都会编译成一个独立的.class文件，上面这个类编译以后会产生如下的.class文件：

OuterClass.class
OuterClass$1.class
OuterClass$1MethodClass1.class
OuterClass$1MethodClass2.class
OuterClass$2.class
OuterClass$InstanceInnerClass.class
OuterClass$StaticInnerClass.class

外部类与内部类之间使用$符号分隔，匿名内部类使用数字进行编号，而方法内部类，在类名前还有一个编号来标识是哪个方法。

匿名内部类和静态内部类是比较常用的方式