抽象類

深入理解Java的介面和抽象類

　　對於面向對象編程來說，抽象是它的一大特征之一。在Java中，可以通過兩種形式來體現OOP的抽象：介面和抽象類。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，但是實際則不然。今天我們就一起來學習一下Java中的介面和抽象類。下麵是本文的目錄大綱：

　　一.抽象類

　　二.介面

　　三.抽象類和介面的區別

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一.抽象類

　　在瞭解抽象類之前，先來瞭解一下抽象方法。抽象方法是一種特殊的方法：它只有聲明，而沒有具體的實現。抽象方法的聲明格式為：

　　抽象方法必須用abstract關鍵字進行修飾。如果一個類含有抽象方法，則稱這個類為抽象類，抽象類必須在類前用abstract關鍵字修飾。因為抽象類中含有無具體實現的方法，所以不能用抽象類創建對象。

　　下麵要註意一個問題：在《JAVA編程思想》一書中，將抽象類定義為“包含抽象方法的類”，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。也就是說抽象類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不包含任何抽象方法，為何還要設計為抽象類？所以暫且記住這個概念吧，不必去深究為什麼。

　　從這裡可以看出，抽象類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情。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類了。

　　包含抽象方法的類稱為抽象類，但並不意味著抽象類中只能有抽象方法，它和普通類一樣，同樣可以擁有成員變數和普通的成員方法。註意，抽象類和普通類的主要有三點區別：

　　1）抽象方法必須為public或者protected（因為如果為private，則不能被子類繼承，子類便無法實現該方法），預設情況下預設為public。

　　2）抽象類不能用來創建對象；

　　3）如果一個類繼承於一個抽象類，則子類必須實現父類的抽象方法。如果子類沒有實現父類的抽象方法，則必須將子類也定義為為abstract類。

　　在其他方面，抽象類和普通的類並沒有區別。

二.介面

　　介面，英文稱作interface，在軟體工程中，介面泛指供別人調用的方法或者函數。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：

　　介面中可以含有 變數和方法。但是要註意，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變數，用private修飾會報編譯錯誤），而方法會被隱式地指定為public abstract方法且只能是public abstract方法（用其他關鍵字，比如private、protected、static、 final等修飾會報編譯錯誤），並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的區別，介面是一種極度抽象的類型，它比抽象類更加“抽象”，並且一般情況下不在介面中定義變數。

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

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

三.抽象類和介面的區別

1.語法層面上的區別

　　1）抽象類可以提供成員方法的實現細節，而介面中只能存在public abstract 方法；

　　2）抽象類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）介面中不能含有靜態代碼塊以及靜態方法，而抽象類可以有靜態代碼塊和靜態方法；

　　4）一個類只能繼承一個抽象類，而一個類卻可以實現多個介面。

2.設計層面上的區別

　　1）抽象類是對一種事物的抽象，即對類抽象，而介面是對行為的抽象。抽象類是對整個類整體進行抽象，包括屬性、行為，但是介面卻是對類局部（行為）進行抽象。舉個簡單的例子，飛機和鳥是不同類的事物，但是它們都有一個共性，就是都會飛。那麼在設計的時候，可以將飛機設計為一個類Airplane，將鳥設計為一個類Bird，但是不能將 飛行 這個特性也設計為類，因此它只是一個行為特性，並不是對一類事物的抽象描述。此時可以將 飛行 設計為一個介面Fly，包含方法fly( )，然後Airplane和Bird分別根據自己的需要實現Fly這個介面。然後至於有不同種類的飛機，比如戰鬥機、民用飛機等直接繼承Airplane即可，對於鳥也是類似的，不同種類的鳥直接繼承Bird類即可。從這裡可以看出，繼承是一個 "是不是"的關係，而 介面 實現則是 "有沒有"的關係。如果一個類繼承了某個抽象類，則子類必定是抽象類的種類，而介面實現則是有沒有、具備不具備的關係，比如鳥是否能飛（或者是否具備飛行這個特點），能飛行則可以實現這個介面，不能飛行就不實現這個介面。

　　2）設計層面不同，抽象類作為很多子類的父類，它是一種模板式設計。而介面是一種行為規範，它是一種輻射式設計。什麼是模板式設計？最簡單例子，大家都用過ppt裡面的模板，如果用模板A設計了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它們的公共部分需要改動，則只需要改動模板A就可以了，不需要重新對ppt B和ppt C進行改動。而輻射式設計，比如某個電梯都裝了某種報警器，一旦要更新報警器，就必須全部更新。也就是說對於抽象類，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象類中添加具體的實現，子類可以不進行變更；而對於介面則不行，如果介面進行了變更，則所有實現這個介面的類都必須進行相應的改動。

　　下麵看一個網上流傳最廣泛的例子：門和警報的例子：門都有open( )和close( )兩個動作，此時我們可以定義通過抽象類和介面來定義這個抽象概念：

　　或者：

　　但是現在如果我們需要門具有報警alarm( )的功能，那麼該如何實現？下麵提供兩種思路：

　　1）將這三個功能都放在抽象類裡面，但是這樣一來所有繼承於這個抽象類的子類都具備了報警功能，但是有的門並不一定具備報警功能；

　　2）將這三個功能都放在介面裡面，需要用到報警功能的類就需要實現這個介面中的open( )和close( )，也許這個類根本就不具備open( )和close( )這兩個功能，比如火災報警器。

　　從這裡可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就屬於兩個不同範疇內的行為，open()和close()屬於門本身固有的行為特性，而alarm()屬於延伸的附加行為。因此最好的解決辦法是單獨將報警設計為一個介面，包含alarm()行為,Door設計為單獨的一個抽象類，包含open和close兩種行為。再設計一個報警門繼承Door類和實現Alarm介面。