【Java】抽象类和接口

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发布于 2024-11-25 18:05:24

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抽象类

1.什么是抽象类？

抽象类：并不是所有对象的类都是用来描述对象的，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，这样的类叫做抽象类。比如：Animal类，他是一个动物类，而动物有很多中，有猫有狗，你不知道他到底是具体哪一种动物。

2.抽象类的格式

//抽象类：被abstract修饰的类
public abstract class Animal {
    //抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
    // 如果一个方法你不想写具体的实现可以使用抽象方法
    public abstract void eat();
    abstract public void play();
    //第二种方法，abstract写在访问权限符前面，可能编译器不会报错，但可读性不好，推荐第一种
    //普通方法
    public void sleep(){
        System.out.println("在睡觉");
    }
    //属性
    public String name;
}

3.抽象方法

抽象类也是类，内部也可以包含普通方法和属性，甚至构造方法；
抽象类和普通类的区别：

抽象类中可以包含抽象方法；
抽象类不可以表示一个确定的对象，其不可以进行实例化。

4.抽象类的特性

1.抽象类不可以实例化自己；

虽然抽象类不可以实例化自己，但是他和普通类一样依然可以进行向上转型

public class Test {
    public static void Eat(Animal animal){
        animal.eat();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog1 = new Dog();
        Animal animal=dog1;
        Dog dog2 = new Dog();
        Eat(dog2);
        Eat(dog2);
        //匿名对象
        Eat(new Dog());
        Eat(new Dog());
    }
}

2.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，否则编译器会报错，但如果子类也是抽象类，那么其子类可以不对父类中的抽象类进行重写

3.抽象类和抽象方法不能被private，抽象类就是用来被继承的并且子类要对抽象方法进行重写，如果被private修饰，那么抽象类将无法被继承，这没有意义，子类也不能重写抽象方法；

4.同理，抽象类和抽象方法也不能被static和final修饰，但抽象类中的普通方法可以被这些修饰

5. 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法一定是抽象类；

6.抽象类中可以有构造方法，供子类对象时，初始化父类成员变量。

5.抽象类的作用

既然抽象类本身不可以实例化，那么他有什么作用？

抽象类就是用来被继承的

但是普通类也是可以被继承的？为什么还要用抽象类和抽象方法呢？

抽象类相当于多了一层编译器的校验，可以起提醒作用“预防出错”。

接口

1.什么是接口？

接口：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。例如：电源插座插孔上，可以插：电脑、电风扇、充电器等所有符合规范的设备。

语法规则

将class关键字换成interface来定义一个接口

public interface 接口名称{ ..... }

接口的命名一般以大写字母I开头；
接口的命名一般使用“形容词”词性的单词；
阿里编码规范中约定，接口中的方法和属性不要加任何修饰符号，保持代码间接性。

2.如何使用接口？

接口不能直接使用，必须要有一个“实现类”来“实现”该接口，实现该接口的所有抽象方法。

通过implements来实现类与接口的关系

public class 类名称 implements 接口名称{ .... }

代码示例：

实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘： 1.USB接口：包含打开、关闭设备； 2.鼠标接口：实现USB接口，并具备点击功能； 3.键盘类：实现USB接口，并具备输入功能； 4.笔记本类：包含开机、关机功能，使用USB设备。

//USB接口
public interface USB {
    void openDevice();
    void closeDevice();
}
//鼠标类，实现接口
public class Mouse implements USB{
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }

    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }
    public void click(){
        System.out.println("点击鼠标");
    }
}
//键盘类，实现接口

public class KeyBoard implements USB{
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }
    public void inPut(){
        System.out.println("输入键盘");
    }
}
//笔记本类，使用接口
public class Computer {
     public void  open(){
         System.out.println("开机");
     }
     public void close(){
         System.out.println("关机");
     }
     //使用USB功能
    public void useUSBDevice(USB usb){
         usb.openDevice();
         //使用鼠标功能
        if(usb instanceof Mouse){
            //向下转型
            Mouse mouse=(Mouse)usb;
            mouse.click();
        } else{//使用键盘
            KeyBoard keyBoard=(KeyBoard)usb;
            keyBoard.inPut();
        }
        usb.closeDevice();
    }
}
//测试
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer=new Computer();
        computer.open();
        computer.useUSBDevice(new KeyBoard());
        computer.useUSBDevice(new Mouse());
        computer.close();
    }
}

3.接口的特性

在接口中的成员变量，默认是public static final 修饰的，所以其变量都会被修饰成常量；

public interface IAnimal {
    int a=3;
    public static final int b=3;
}

接口中的每一个方法都是public的抽象方法，默认都是public abstract 修饰的并且在jdk8之前只能定义抽象方法，所以抽象方法可写可不写，所以可以有以下4中写法，更推荐第四种写法。但在抽象类中，抽象类是普通类的一个超集，抽象类中定义抽象方法，必须要写abstract，可以是前两种写法；

    public  abstract void eat();
    abstract void eat2();
    public void eat1();
    void eat4();//推荐这一种，更简洁

重写接口方法是，不能使用默认访问权限，因为接口的方法是默认public修饰的，而重写其实现类的方法访问权限不能小于接口
在接口中的普通方法，必须要用default修饰；

default void sleep(){
        System.out.println("在睡觉");
    }

在接口中可以实现静态方法；

 static void sleep1(){
        System.out.println("在睡觉");
    }

接口是一种引用类型，但不能进行实例化，同样不能有构造方法和静态代码块

类通过implements来实现接口，但是类中要重写接口中的抽象方法

public class Cat implements IAnimal {
    @Override
    public void eat4() {
        System.out.println("吃猫粮");
    }
}

接口虽然不是类，但是接口编译完成后的字节码文件的后缀格式也是.class
如果类没有实现接口中的所有抽象方法，这类必须设置为抽象类，如果这个抽象类被继承，就得实现所有的没有被实现的方法

abstract class KeyBoard implements USB{
}

4.实现多个接口

为什么要实现多个接口？

在下面的代码中，有父类：动物类，子类：狗类和鸟类。我们知道狗会跑，鸟会飞。那我们是否可以将跑和飞这项特性写到动物类中呢？

答案是：不可以。父类是他们共性的集合，而鸟不会跑，而狗又不会飞。那应该怎么办呢？

//父类:动物类
public abstract class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public abstract void eat();
}
//子类：狗类
public class Dog extends Animal{
    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name+"吃狗粮");
    }
    public void run(){
        System.out.println(this.name+"会跑");
    }
}

//子类：鸟类
public class Bird extends Animal{
    public Bird(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name+"吃虫子");
    }
    public void fly(){
        System.out.println(this.name+"会飞");
    }
}

我们知道，在Java中，类和类之间是单继承，一个类只能有一个父类，无法实现多继承，但是一个类可以实现多个接口。

//父类
public abstract class Animal {
    public String name;
    public int age;
    public Animal(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public abstract void eat();
}
//子类
public class Dog extends Animal implements IRun{
    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name+"吃狗粮");
    }
    @Override
    public void run(){
        System.out.println(this.name+"会跑");
    }
}

public class Bird extends Animal implements IFly{
    public Bird(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name+"吃虫子");
    }
    public void fly(){
        System.out.println(this.name+"会飞");
    }
}
public class Duck extends Animal implements IRun,IFly{
    public Duck(String name, int age) {
        super(name, age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(this.name+"吃鸭食");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name+"会飞");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name+"会跑");
    }
}
//接口
public interface IFly {
    void fly();
}
public interface IRun {
    void run();
}

测试类

上述代码展现了一个类继承一个父类实现多个接口。

一个类实现多个接口，每一个接口的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类；
IDEA中使用 ctrl+I 可以快速实现接口；
在继承的同时实现接口，要先继承在实现接口，不可以先实现接口在继承；

实现多个接口的好处：其解决了不能多继承的问题。有了接口之后，可以不必再关注类的使用者具体类型，而只关注某个类是否具备某种能力就好。

5.接口与接口

接口与接口之间也可以实现extends（扩展）关系

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，而接口与接口可以是多继承的，用接口可以达到多继承的目的。

interface IA{
    void a();
}
 interface IB{
    void b();
}
 interface IC extends IA,IB{
    void c();
}
class ID implements IC{
    @Override
    public void a() {

    }
    @Override
    public void b() {

    }
    @Override
    public void c() {

    }
}

其实现类要重写接口所扩展所有的抽象方法

6.自定义类型的比较

Compareable接口

作用：自定义类的比较

public class Test {
    public static void main1(String[] args) {
        Student stu1=new Student(16,"张三");
        Student stu2=new Student(20,"李四");
        //compareTo的调用
        //stu1相当于compareTo中的this，stu2相当于o
        System.out.println(stu1.compareTo(stu2));
    }
}
public class Student implements Comparable<Student> {
    public int age;
    public String name;
    public Student(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    //对Compareable接口中的compareTo方法进行重写
    //年龄的比较
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
     /*   //比较年龄
        //大于返回1；
        if(this.age>o.age){
            return 1;
        }
        //小于返回-1
        else if(this.age<o.age){
            return -1;
        }
        //等于返回o
        else{
            return 0;
        }*/
      //简化
       return this.age-o.age;
      
    }
   ===========================================
   //如果进行姓名的比较，对上述重写方法需要进行改写

        @Override
    public int compareTo(Student o) {
        //姓名是引用类型
        return this.name.compareTo(o.name);
    }
}

缺陷：比较固定的比较，不够灵活

这是用于两个自定义类之间的比较，如果是多个对象呢？

数组中有一个sort方法，是否可以直接使用？

public class Student implements Comparable<Student> {
    public int age;
    public String name;
    public Student(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] stus=new Student[3];
        stus[0]=new Student(16,"a");
        stus[1]=new Student(20,"b");
        stus[2]=new Student(14,"c");
        //排序
        Arrays.sort(stus);
        //打印排序后的数组内容
        System.out.println(Arrays.toString(stus));
    }

出现了类型转换异常的情况

sort需要进行Comparable强制类型转换，并用到其中的compareTo方法

正确代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] stus=new Student[3];
        stus[0]=new Student(16,"b");
        stus[1]=new Student(20,"c");
        stus[2]=new Student(14,"a");
        //排序
        Arrays.sort(stus);
        //打印排序后的数组内容
        System.out.println(Arrays.toString(stus));
    }
}
public class Student implements Comparable<Student> {
    public int age;
    public String name;

    public Student(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
     //比较名字
        return this.name.compareTo(o.name);
    }
}

Comparator接口

作用：解决CompareTo缺陷，可以根据不同属性进行比较，不用重新修改。

public class NameComparator implements Comparator<Student> {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.name.compareTo(o2.name);
    }
}
public class AgeComparator implements Comparator<Student> {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.age-o2.age;
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student stu1=new Student(16,"张三");
        Student stu2=new Student(20,"李四");
        //两个之间
        //年龄
        AgeComparator age=new AgeComparator();
        System.out.println(age.compare(stu1,stu2));
        //姓名
        NameComparator name=new NameComparator();
        System.out.println(name.compare(stu1,stu2));
        //数组
        Student[] stus=new Student[3];
        stus[0]=new Student(16,"b");
        stus[1]=new Student(20,"c");
        stus[2]=new Student(28,"a");
        //年龄排序
        Arrays.sort(stus,age);
        System.out.println(Arrays.toString(stus));
        //姓名排序
        Arrays.sort(stus,name);
        System.out.println(Arrays.toString(stus));

    }
}

8.Cloneable接口

作用：对对象进行拷贝

//实现Cloneable接口
public class Animal implements Cloneable{
    public int age;
    public String name;
    public Animal(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Animal{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    //重写clone方法
    @Override
    protected Object clone() 
            throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args)
            //处理异常
            throws CloneNotSupportedException{
        Animal animal=new Animal(2,"动物");
        Animal animal2=(Animal) animal.clone();
        System.out.println(animal2.toString());
    }
}