Java中的抽象类和接口怎么理解
这篇文章主要介绍"Java中的抽象类和接口怎么理解",在日常操作中,相信很多人在Java中的抽象类和接口怎么理解问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答"Java中的抽象类和接口怎么理解"的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!
什么是抽象类
我们之前学过什么是类,那么抽象类是不是也是类的一种呢?
听名字就感觉好抽象呀!说对了,他就是抽象的,不是具体的。在类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类称为抽象类。
来看一个抽象类的例子
// 抽象类和抽象方法需要被 abstract 关键字修饰abstract class Shape { // 抽象类中的方法一般要求都是抽象方法,抽象方法没有方法体 abstract void draw();}
大家觉得这个抽象类是不是什么也没干,他唯一的方法draw()还是空的。
像这样的类是不是就没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,自然也就不能实例化对象了。不信你看:
那既然一个类不能实例化,那这种抽象类存在的意义是什么呀别急,存在即合理,听我慢慢道来。
抽象类在实现多态中的意义
抽象类存在的一个最大意义就是被继承,当被继承后就可以利用抽象类实现多态。
来看一段代码
// 抽象类和抽象方法需要被 abstract 关键字修饰abstract class Shape { // 抽象类中的方法一般要求都是抽象方法,抽象方法没有方法体 abstract void draw();}// 当一个普通类继承一个抽象类后,这个普通类必须重写抽象类中的方法class Cycle extends Shape { @Override void draw() { // 重写抽象类中的draw方法 System.out.println("画一个圆圈"); }} public class Test4 { public static void main(String[] args) { //Shape shape = new Shape(); 抽象类虽然不能直接实例化 // 但可以把一个普通类对象传给一个抽象类的引用呀,即父类引用指向子类对象 Shape shape = new Cycle(); // 这称作:向上转型 /*Cycle cycle = new Cycle(); Shape shape = cycle // 这是向上转型的另一种写法 */ shape.draw(); // 通过父类引用调用被子类重写的方法 }}
运行之后你就会发现神奇的一幕:
大家在看完了代码可能会有很多疑问,别急咱们一个一个的说,
什么是向上转型:一句话总结就是"父类引用指向子类对象"
向上转型后的变化
关于方法:父类引用可以调用子类和父类公用的方法(如果子类重写了父类的方法,则调用子类的方法),但子类特有的方法无法调用。
关于属性: 父类引用可以调用父类的属性,不可以调用子类的属性
向上转型的作用
减少一些重复性的代码
对象实例化的时候可以根据不同需求实例化不同的对象
这样的话就我们上面的代码就可以理解了
看来,我们可以通过子类对抽象类的继承和重写,抽象类还真有点用呀!
但这和多态有什么关系呢,抽象类用起来这么麻烦,我还不如直接用普通类,也能达到这样的效果,还不用再写一个子类呢
那行,你再看看下面的代码,你就知道抽象类在实现多态时的好处了。
abstract class Shape { public abstract void draw(); // 抽象方法不能里有具体的语句}// 当一个普通类继承一个抽象类的时候,再这个子类中必须重写抽象类中的抽象方法class Cycle extends Shape { @Override // 如果不重写会报错,但如果继承的是普通类则不会报错,用抽象类更安全 public void draw() { System.out.println("画一个圆圈"); }}class Flower extends Shape { // 不同的子类对父类的draw方法进行了不同的重写 @Override public void draw() { System.out.println("画一朵花"); }}class Square extends Shape { @Override public void draw() { System.out.println("画一个正方形"); }} public class Test4 { public static void main(String[] args) { Cycle cycle = new Cycle(); // 子类引用cycle Flower flower = new Flower(); // 子类引用flower Square square = new Square(); // 数组的类型是Shape,即数组中每一个元素都是一个父类引用 // 在这个过程其实也发生了向上转型,对抽象类中的方法进行了重写 Shape[] shapes = {cycle, flower, square}; // 父类引用引用不同的子类对象 for (int i = 0; i < shapes.length; i++) { Shape shape = shapes[i]; // 父类引用shape指向->当前所对应的子类对象 shape.draw(); // 通过父类引用调用子类重写的draw方法 } }}
调用同一个方法竟然打印出了不同的结果,这难道就是所谓的多态
是不是有点懵,下面我们来解释一下
// 对上面的代码补充一下// 可能你对 Shape[] shapes = {cycle, flower, square};不太理解// 但上面的代码就相当于 Shape[] shapes1 = new Shape[3]; // 有三个不同的子类对象呀!数组大小为3 // (将指向->子类对象)的子类引用赋值给父类对象,不就相当于该夫类引用指向->所对应的子类对象吗//这是向上转型的另一种写法,应为前面已经实例化了子类对象 Cycle cycle = new Cycle(); shapes1[0] = cycle; // 如果前面没实例化子类对象,就要写成shape1[0] = new Cycle shapes1[1] = flower; shapes1[2] = square;
对于多态来说,他有这三个要素
继承(我们刚才的Cycle类继承Shape抽象类)
重写(我们子类对draw方法的重写)
父类指向子类对象(就是shape1[0] = cycle -->也可以称作向上转型)
回头再看一下我们的代码,是不是就刚好符合了多态的三要素。
当我们的父类引用指向不同的子类对象时,当我们调用同一个draw方法时却输出了不同的结果。(其实就是该方法再子类中被重写成了不同形式)这就叫做多态 。
那为啥一定要用抽象类呢?我一个普通类继承普通类来实现多态不可以吗?
当然可以,但不太安全有风险;
但如果是抽象类的话,就不一样了
好了,相信到这里你对抽象类也有了一个大概的认识,下面我们来简单做一下总结
使用abstract修饰的类或方法,就抽象类或者抽象方法
抽象类是不能具体的描述一个对象,不能用抽象类直接实例化对象
抽象类里面的成员变量和成员方法,都是和普通类一样的,只不过就是不能进行实例化了
当一个普通类继承这个抽象类后,那么这个普通类必须重写抽象类当中的所有的抽象方法(我们之前说过抽象类是不具体的,没有包含足够的信息来描述一个对象,所以我们需要把他补充完整)
但当一个抽象类A继承了抽象类B,这是抽象类A就可以不重写抽象类B当中的抽象方法
final不能修饰抽象类和抽象方法(因为抽象类存在的最大意义就是被继承,而被final修饰的不能被继承,final和抽象,他们两个是天敌)
抽象方法不能被private修饰(抽象方法一般都是要被重写的,你被private修饰了,还怎么重写)
抽象类当中不一定有抽象方法,但如果一个类中有抽象方法,那么这个类一定是抽象类。
接口是什么
抽象类是从多个类中抽象出来的模板,如果将这种抽象进行的更彻底,则可以提炼出一种更加特殊的"抽象类"接口(Interface)。
接口是Java中最重要的概念之一,它可以被理解为一种特殊的类,不同的是接口的成员没有执行体,是由全局常量和公共的抽象方法所组成。
如何定义一个接口呢?下面我们来看一个栗子
//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{// 定义变量int a = 10; // 接口当中的成员变量默认都是public static final // 抽象方法public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配,可以不写void method2(); // 接口当中的成员方法默认都是public abstract, 更推荐用第二种来定义方法 }
可以看到接口和类其实还是有很多相似点:
接口中也包含抽象方法,所以也不能直接实例化接口,那么我们怎么用接口呢?
很简单,我们再用一个普通类实现这个接口不就行了吗?,不同的是抽象类是被子类来继承而实现的,而接口与类之间则是用关键字implements来实现。
就像普通类实现实现抽象类一样,一个类实现某个接口则必须实现该接口中的抽象方法,否则该类必须被定义为抽象类。
通过接口实现多态
刚才我们是用抽象类来实现多态,那么现在我们可以尝试用接口来实现多态
接口可以看成是一种特殊的类,只能用 interface 关键字修饰interface IShape { int a = 10; 接口当中的成员变量默认都是public static final int b = 23; void draw(); 接口当中的成员方法一般只能是抽象方法,默认是public abstract(JDK1.8以前) default void show() { System.out.println("接口中的其他方法");//接口中的其他方法也可以实现,但要用default修饰 } public static void test() { System.out.println("这是接口当中的一个静态的方法"); }} // 一个普通的类要想实现接口,可以用implement, //因为接口也是抽象方法的,所以实现接口的这个类也要重写抽象方法class Cycle implements IShape { @Override public void draw() { System.out.println("画一个圆圈"); }}class Square implements IShape { @Override public void draw() { System.out.println("画一个正方形"); }}class Flower implements IShape { @Override public void draw() { System.out.println("画一朵花"); }}public class Test4 { public static void main(String[] args) { // IShape iShape = new IShape(); 接口也不能直接实例化 Cycle cycle = new Cycle(); Square square = new Square(); Flower flower = new Flower(); // 这里的IShape接口就相当与抽象类中父类,接口类型也是一种引用类型 IShape[] iShapes = {cycle, square, flower}; // 这个过程其实就发生了向上转型 for (IShape iShape : iShapes) { // 增强型的for-each循环,也可以写成普通的for循环形式 iShape.draw(); // 通过重写实现了多态 } }}引用变量cycle和square都赋值给了Shape类型的引用变量shape,但当执行shape.draw()时,java虚拟机到底要调用谁重写的的draw方法,就看此时接口引用的是那个对象的,是shape的、还是cycle的
看一下运行结果
下面我们来总结一下Java中接口的几个主要特点
接口中可以包含变量和方法,变量被隐式指定为 public static final,方法被隐式指定为 public abstract(JDK 1.8 d一个类可以同时实现多个接口,一个类实现某个接口则必须实现该接口中的抽象方法,否则该类必须被定义为抽象类
接口支持多继承,即一个接口可以继承(extends)多个接口,间接解决了 Java 中类不能多继承的问题。
那么接口一般用在什么地方呢?
一般情况下,实现类和它的抽象类之前具有 "is-a" 的关系,但是如果我们想达到同样的目的,但是又不存在这种关系时,使用接口。
由于 Java 中单继承的特性,导致一个类只能继承一个类,但是可以实现一个或多个接口,此时可以使用接口。
下面就让我们来看看接口的正确用法:帮助java实现" 多继承 "????
由于 Java 中单继承的特性,导致一个类只能继承一个类,但是可以实现一个或多个接口,此时可以使用接口。class Animal { String name; // 不能使用private,后面的子类也要用 public Animal(String name) { // 父类的自定义的构造方法 this.name = name; }}interface IFlying { // 自定义多种接口 void fly();}interface IRunning { void run();}interface ISwimming { void swimming();}// 小鸭子,不仅会跑,还会游泳、飞行一个类继承父类,并实现多个接口,间接的解决java中不能多继承的问题class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying { public Duck(String name) { // 子类构造方法 super(name); // 必须在子类构造方法的第一行 // 在给实现子类的构造方法前,先要用super()调用实现父类的构造方法,比较先有父后有子呀! // 因为父类自己定义了构造方法,编译器不会自动给给子类构造方法中添加super();来实现父类的构造方法,需要我们自己实现 } // 对接口中的抽象方法进行重写 @Override public void fly() { System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞"); } @Override public void run() { System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑"); } @Override public void swimming() { System.out.println(this.name + "正在漂在水上"); } } public class 接口的使用 { // 不用学我用中文名作为类名,我只是为演示方便 public static void main(String[] args) { Duck duck = new Duck("第一个小鸭子"); // 实例化鸭子对象 duck.fly(); // 通过引用 变量名.方法名 输出重写后的方法 duck.run(); duck.swimming(); }}有人可能会说干嘛用接口,我直接在父类Animal中实现fly、run、swimming这些属性,然后不同的动物子类再继承父类这些方法不行吗? 但问题是,鸭子会fly、swimming,那猫会飞和游泳吗?你再写个其他动物的子类是不是就不行了而用接口呢?我们只是把这种飞、游泳的行为给抽象出来了, 只要一个子类有这种行为,他就可以实现相对应的接口,接口是更加灵活的
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, 同时实现多个接口。
继承表达的含义是 is - a 语义, 而接口表达的含义是 具有 xxx 特性 ,能实现接口的类和该接口并不一定有is_a的关系,只要该类有这个接口的特性就行
猫是一种动物, 具有会跑的特性.
青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳
鸭子也是一种动物, 既能跑, 也能游, 还能飞
这样设计有什么好处呢? 时刻牢记多态的好处, 让程序猿忘记类型. 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型,只要这个类有有这个特性就好。
举个栗子
class Robot implements IRunning { private String name; public Robot(String name) { this.name = name; } // 对run方法进行重写 @Override public void run() { System.out.println("机器人" + this.name + "正在跑"); }}public class Test4 { public static void main(String[] args) { Robot robot1 = new Robot("图图"); robot1.run(); }}// 执行结果机器人图图正在跑
到此,关于"Java中的抽象类和接口怎么理解"的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!