java中的抽象类和接口的理解_java接口的理解资源-CSDN文库

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### Java中的抽象类和接口的理解 #### 一、引言在面向对象编程语言Java中，抽象类（Abstract Class）和接口（Interface）是实现多态性和代码复用的重要手段。它们都允许开发者定义行为规范而不需要具体实现细节，但它们之间存在一些重要的区别。本文将详细介绍抽象类和接口的概念、特点以及如何选择使用它们。 #### 二、抽象类（Abstract Class）抽象类是一种特殊的类，它不能被实例化。抽象类中可以包含抽象方法（没有实现的方法）和非抽象方法（即具体方法）。一个类如果包含了抽象方法，则该类必须声明为抽象类。抽象类的主要用途是作为其他类的基础类，通过继承抽象类来实现或重写其中的抽象方法。 **特点：** 1. **抽象类可以有构造器**：这使得抽象类能够初始化其状态，这对于共享状态的子类来说非常有用。 2. **抽象类可以有字段**：这意味着抽象类可以持有数据成员，这些成员可以被子类访问和修改。 3. **抽象类可以提供默认的方法实现**：这样子类可以选择性地重写这些方法。 4. **抽象类支持构造函数和初始化块**：这些特性使得抽象类可以在构造时执行初始化逻辑。 5. **抽象类只能被一个子类继承**：一个类可以从多个接口继承，但是只能从一个抽象类继承。 #### 三、接口（Interface）接口是一种完全抽象的类型，用于定义一组方法签名而不提供任何实现。接口可以看作是一组规则集合，任何实现该接口的类都必须提供所有方法的具体实现。此外，从Java 8开始，接口可以包含默认方法和静态方法。 **特点：** 1. **接口中的方法默认是public abstract的**：这意味着它们没有具体的实现，并且对所有实现该接口的类都是可见的。 2. **接口中的变量默认是public static final的**：这意味着它们是常量，一旦被赋值就不能改变。 3. **一个类可以实现多个接口**：这提供了比单一继承更多的灵活性，因为类可以组合多个接口的能力。 4. **接口可以定义常量**：这些常量对于实现接口的所有类都是公共的。 5. **接口支持多个继承**：这是Java语言中多重继承的一个替代方案。 #### 四、抽象类与接口的区别 1. **继承数量的不同**： - 抽象类：一个类只能继承一个抽象类。 - 接口：一个类可以实现多个接口。 2. **方法实现的不同**： - 抽象类：可以有抽象方法和具体方法。 - 接口：只能有抽象方法（默认public abstract）、默认方法（从Java 8开始支持）和静态方法。 3. **字段的不同**： - 抽象类：可以包含实例变量。 - 接口：只能包含public static final的常量。 4. **访问修饰符的不同**： - 抽象类：可以包含任何访问级别的方法和字段。 - 接口：所有方法默认是public的，所有字段默认是public static final的。 #### 五、应用场景 **抽象类的应用场景：** - 当需要定义一组共享的行为和属性时。 - 当希望提供默认实现或部分实现时。 - 当类之间存在“is-a”关系时。 **接口的应用场景：** - 当需要定义一个行为规范，但不需要关心具体实现细节时。 - 当需要实现多继承时。 - 当类之间不存在“is-a”关系，但需要定义共同的行为时。 #### 六、示例比较下面分别展示使用抽象类和接口定义一个门（Door）的例子： **使用抽象类定义Door：** ```java abstract class Door { abstract void open(); abstract void close(); } class AlarmDoor extends Door { @Override void open() { // 实现开门逻辑 } @Override void close() { // 实现关门逻辑 } } ``` **使用接口定义Door：** ```java interface Door { void open(); void close(); } class AlarmDoor implements Door { @Override public void open() { // 实现开门逻辑 } @Override public void close() { // 实现关门逻辑 } } ``` #### 七、结论选择使用抽象类还是接口取决于具体的设计需求。通常，在以下情况下使用抽象类更为合适： - 需要提供一些默认行为或实现。 - 子类需要共享一些状态或行为。 - 类之间存在明显的“is-a”关系。而在以下情况下使用接口更合适： - 定义一个行为规范，不关心具体实现。 - 需要实现多继承或多接口的能力。 - 类之间不存在明确的“is-a”关系，但需要定义共同的行为。理解抽象类和接口的区别及其适用场景对于编写高质量、可维护的Java代码至关重要。

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java中的抽象类和接口的理解

abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义进行支持的两种机制，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intece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。本文将对它们之间的区别进行一番剖析，试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。
理解抽象类
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，请读者注意区分）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？
在面向对象的概念中，我们知道所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来却不是这样。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。抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象。比如：如果我们进行一个图形编辑软件的开发，就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念，它们是不同的，但是它们又都属于形状这样一个概念，形状这个概念在问题领域是不存在的，它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念，所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。
在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。我们可以构造出一个固定的一组行为的抽象描述，但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类，而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可以操作一个抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体，因此它可以是不允许修改的；同时，通过从这个抽象体派生，也可扩展此模块的行为功能。熟悉OCP的读者一定知道，为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle)，抽象类是其中的关键所在。
从语法定义层面看abstract class和interface
在语法层面，Java语言对于abstract class和inte***ce给出了不同的定义方式，下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。
使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下：
abstract class Demo ｛
abstract void method1();
abstract void method2();
…
｝
使用inte***ce的方式定义Demo抽象类的方式如下：
inte***ce Demo {
void method1();
void method2();
…
}
在abstract class方式中，Demo可以有自己的数据成员，也可以有非abstarct的成员方法，而在inte***ce方式的实现中，Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员（也就是必须是static final的，不过在inte***ce中一般不定义数据成员），所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说，interface是一种特殊形式的abstract class。
对于abstract class和interface在语法定义层面更多的细节问题，不是本文的重点，不再赘述，读者可以参阅参考文献〔1〕获得更多的相关内容。
从编程层面看abstract class和interface
从编程的角度来看，abstract class和interface都可以用来实现"design by contract"的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。
首先，abstract class在Java语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系。但是，一个类却可以实现多个interface。也许，这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。
其次，在abstract class的定义中，我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中，方法却不能拥有默认行为，为了绕过这个限制，必须使用委托，但是这会增加一些复杂性，有时会造成很大的麻烦。
在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题，那就是可能会造成维护上的麻烦。因为如果后来想修改类的界面（一般通过abstract class或者interface来表示）以适应新的情况（比如，添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数）时，就会非常的麻烦，可能要花费很多的时间（对于派生类很多的情况，尤为如此）。但是如果界面是通过abstract class来实现的，那么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。
同样，如果不能在抽象类中定义默认行为，就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中，违反了"one rule，one place"原则，造成代码重复，同样不利于以后的维护。因此，在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。
从设计理念层面看abstract class和interface

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