Java中抽象類(lèi)和接口的用法詳解

更新時(shí)間：2022年08月19日 10:07:48 作者：XIN-XIANG榮

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Java中抽象類(lèi)和接口的使用，文中示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下，希望能夠給你帶來(lái)幫助

一. 抽象類(lèi)

在面向?qū)ο蟮母拍钪?，所有的?duì)象都是通過(guò)類(lèi)來(lái)描繪的，但是反過(guò)來(lái)，并不是所有的類(lèi)都是用來(lái)描繪對(duì)象的，如果一個(gè)類(lèi)中沒(méi)有包含足夠的信息來(lái)描繪一個(gè)具體的對(duì)象，這樣的類(lèi)就是抽象類(lèi)。

1. 抽象類(lèi)的語(yǔ)法

在Java中，一個(gè)類(lèi)如果被 abstract 修飾稱(chēng)為抽象類(lèi)，抽象類(lèi)中被 abstract 修飾的方法稱(chēng)為抽象方法，抽象方法不用給出具體的實(shí)現(xiàn)體。

抽象類(lèi)也是類(lèi)，內(nèi)部可以包含普通方法和屬性，甚至構(gòu)造方法

// 抽象類(lèi)：被abstract修飾的類(lèi)
public abstract class Shape {
    // 抽象方法：被abstract修飾的方法，沒(méi)有方法體
    abstract public void draw();
    abstract void calcArea();
    // 抽象類(lèi)也是類(lèi)，也可以增加普通方法和屬性
    protected double area; // 面積
    public double getArea(){
        return area;
    }
}

2. 抽象類(lèi)的特性

抽象類(lèi)使用abstract來(lái)修飾
抽象類(lèi)當(dāng)中可以包含普通類(lèi)所能包含的成員，可以包含抽象方法
抽象方法使用abstract修飾，這個(gè)方法沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)
抽象方法沒(méi)有加訪問(wèn)限定符時(shí)，默認(rèn)是public.
抽象類(lèi)不可以被實(shí)例化
抽象方法不能被private、static、final修飾，因?yàn)槌橄蠓椒ㄒ蛔宇?lèi)重寫(xiě) ，要滿(mǎn)足重寫(xiě)的規(guī)則
抽象類(lèi)存在的最大意義就是為了被繼承
如果一個(gè)普通類(lèi)繼承了一個(gè)抽象類(lèi)，此時(shí)必須重寫(xiě)抽象類(lèi)中的抽象方法
如果一個(gè)抽象類(lèi)A繼承了一個(gè)抽象類(lèi)B，此時(shí)A當(dāng)中可以不重寫(xiě)B(tài)中的抽象方法；但是如果再被普通類(lèi)繼承，就需要重寫(xiě)A和B中所有的抽象方法
抽象類(lèi)中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的類(lèi)一定是抽象類(lèi)
抽象類(lèi)中可以有構(gòu)造方法，供子類(lèi)創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，初始化抽象類(lèi)的成員變量

abstract class Shape {
    //抽象方法
    public abstract void draw();
}

class Rect extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("畫(huà)一個(gè)矩形！");
    }
}

class Cycle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("畫(huà)一個(gè)圓！");
    }
}

class Triangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("畫(huà)一個(gè)三角形！");
    }
}

class Flower extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("畫(huà)一朵?！");
    }
}

public class Test {
    //向上轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)多態(tài)
    public static void drawMap(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Rect rect = new Rect();
        drawMap(rect);
        drawMap(new Cycle());
        drawMap(new Triangle());
        drawMap(new Flower());
    }
}

3. 抽象類(lèi)的作用

抽象類(lèi)本身不能被實(shí)例化, 要想使用, 只能創(chuàng)建該抽象類(lèi)的子類(lèi). 然后讓子類(lèi)重寫(xiě)抽象類(lèi)中的抽象方法；使用抽象類(lèi)相當(dāng)于多了一重編譯器的校驗(yàn)。

使用抽象類(lèi)的場(chǎng)景思考，代碼中的實(shí)際工作不應(yīng)該由父類(lèi)完成, 而應(yīng)由子類(lèi)完成；那么此時(shí)如果不小心誤用成父類(lèi) 了, 使用普通類(lèi)編譯器是不會(huì)報(bào)錯(cuò)的；但是父類(lèi)是抽象類(lèi)就會(huì)在實(shí)例化的時(shí)候提示錯(cuò)誤, 讓我們盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題.

很多語(yǔ)法存在的意義都是為了 “預(yù)防出錯(cuò)”, 例如 final 關(guān)鍵字也是類(lèi)似；創(chuàng)建的變量用戶(hù)不去修改, 不就相當(dāng)于常量嘛? 但是加上 final 能夠在不小心誤修改的時(shí)候, 讓編譯器及時(shí)提醒我們.

充分利用編譯器的校驗(yàn), 在實(shí)際開(kāi)發(fā)中是非常有意義的.

二. 接口

1. 接口的概念

在現(xiàn)實(shí)生活中，接口的例子比比皆是，比如：筆記本上的USB口，電源插座等。

電腦的USB口上，可以插：U盤(pán)、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)…所有符合USB協(xié)議的設(shè)備

電源插座插孔上，可以插：電腦、電視機(jī)、電飯煲…所有符合規(guī)范的設(shè)備

通過(guò)上述例子可以看出：接口就是公共的行為規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，大家在實(shí)現(xiàn)時(shí)，只要符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，就可以通用。

在Java中，接口可以看成是：多個(gè)類(lèi)的公共規(guī)范，是一種引用數(shù)據(jù)類(lèi)型。

Java接口是一系列方法的聲明，是一些方法特征的集合，一個(gè)接口只有方法的特征沒(méi)有方法的實(shí)現(xiàn)，因此這些方法可以在不同的地方被不同的類(lèi)實(shí)現(xiàn)，而這些實(shí)現(xiàn)可以具有不同的行為（功能）。

接口可以理解為一種特殊的類(lèi)，里面全部是由全局常量和公共的抽象方法所組成。接口是解決Java無(wú)法使用多繼承的一種手段，但是接口在實(shí)際中更多的作用是制定標(biāo)準(zhǔn)的?；蛘呶覀兛梢灾苯影呀涌诶斫鉃?00%的抽象類(lèi)，既接口中的方法必須全部是抽象方法。（JDK1.8之前可以這樣理解）

2. 語(yǔ)法規(guī)則

接口的定義格式與定義類(lèi)的格式基本相同，將class關(guān)鍵字換成 interface關(guān)鍵字，就定義了一個(gè)接口。

public interface 接口名稱(chēng){
    // 抽象方法
    public abstract void method1(); 
    // public abstract 是固定搭配，可以不寫(xiě)
    public void method2();
    abstract void method3();
    void method4();
    // 注意：在接口中上述寫(xiě)法都是抽象方法，跟推薦方式4，代碼更簡(jiǎn)潔
}

小建議：

創(chuàng)建接口時(shí), 接口的命名一般以大寫(xiě)字母 I 開(kāi)頭.

接口的命名一般使用 “形容詞” 詞性的單詞.

阿里編碼規(guī)范中約定, 接口中的方法和屬性不要加任何修飾符號(hào), 保持代碼的簡(jiǎn)潔性.

3. 接口的使用

接口不能直接使用，必須要有一個(gè)"實(shí)現(xiàn)類(lèi)"來(lái)"實(shí)現(xiàn)"該接口，實(shí)現(xiàn)接口中的所有抽象方法。

子類(lèi)和父類(lèi)之間是extends 繼承關(guān)系，類(lèi)與接口之間是 implements 實(shí)現(xiàn)關(guān)系。

public class 類(lèi)名稱(chēng) implements 接口名稱(chēng){
// ...
}

請(qǐng)實(shí)現(xiàn)筆記本電腦使用USB鼠標(biāo)、USB鍵盤(pán)的例子

USB接口：包含打開(kāi)設(shè)備、關(guān)閉設(shè)備功能
筆記本類(lèi)：包含開(kāi)機(jī)功能、關(guān)機(jī)功能、使用USB設(shè)備功能
鼠標(biāo)類(lèi)：實(shí)現(xiàn)USB接口，并具備點(diǎn)擊功能
鍵盤(pán)類(lèi)：實(shí)現(xiàn)USB接口，并具備輸入功能

// USB接口
public interface USB {
    void openDevice();
    void closeDevice();
}
// 鼠標(biāo)類(lèi)，實(shí)現(xiàn)USB接口
public class Mouse implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打開(kāi)鼠標(biāo)");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("關(guān)閉鼠標(biāo)");
    }
    public void click(){
        System.out.println("鼠標(biāo)點(diǎn)擊");
    }
}
// 鍵盤(pán)類(lèi)，實(shí)現(xiàn)USB接口
public class KeyBoard implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打開(kāi)鍵盤(pán)");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("關(guān)閉鍵盤(pán)");
    }
    public void inPut(){
        System.out.println("鍵盤(pán)輸入");
    }
}
// 筆記本類(lèi)：使用USB設(shè)備
public class Computer {
    public void powerOn(){
        System.out.println("打開(kāi)筆記本電腦");
    }
    public void powerOff(){
        System.out.println("關(guān)閉筆記本電腦");
    }
    public void useDevice(USB usb){
        usb.openDevice();
        if(usb instanceof Mouse){
            Mouse mouse = (Mouse)usb;
            mouse.click();
        }else if(usb instanceof KeyBoard){
            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;
            keyBoard.inPut();
        }
        usb.closeDevice();
    }
}

// 測(cè)試類(lèi)：
public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();
        // 使用鼠標(biāo)設(shè)備
        computer.useDevice(new Mouse());
        // 使用鍵盤(pán)設(shè)備
        computer.useDevice(new KeyBoard());
        computer.powerOff();
    }
}

4. 接口的特性

1.接口類(lèi)型是一種引用類(lèi)型，使用interface來(lái)修飾，但是不能直接new接口的對(duì)象

2.類(lèi)和接口之間用implements來(lái)實(shí)現(xiàn)

3.接口中每一個(gè)方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法會(huì)被隱式的指定為 public abstract（只能是public abstract，其他修飾符都會(huì)報(bào)錯(cuò))

要注意的是從JDK1.8開(kāi)始，允許有可以實(shí)現(xiàn)的方法，但這個(gè)方法只能是由default修飾的
JDK1.8中：接口中可以有靜態(tài)的方法

4.接口中的方法是不能在接口中實(shí)現(xiàn)的，只能由實(shí)現(xiàn)接口的類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)

5.重寫(xiě)接口中方法時(shí)，不能使用default訪問(wèn)權(quán)限修飾

6.接口中可以含有變量，但是接口中的變量會(huì)被隱式的(默認(rèn))指定為 public static final 變量

7.實(shí)現(xiàn)類(lèi)重寫(xiě)接口中的抽象方法，必須加上public來(lái)修飾

8.接口中不能有靜態(tài)代碼塊和構(gòu)造方法

9.接口雖然不是類(lèi)，但是接口編譯完成后字節(jié)碼文件的后綴格式也是.class

10.如果不想實(shí)現(xiàn)接口當(dāng)中的抽象方法，那么實(shí)現(xiàn)類(lèi)必須設(shè)置為抽象類(lèi)；但是如果這個(gè)類(lèi)再被其它類(lèi)繼承，那么必須重寫(xiě)抽象方法

11.一個(gè)類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，使用implements用逗號(hào)隔開(kāi)

5. 實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口

在Java中，類(lèi)和類(lèi)之間是單繼承的，一個(gè)類(lèi)只能有一個(gè)父類(lèi)，即Java中不支持類(lèi)的多繼承，但是一個(gè)類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，使用implements用逗號(hào)隔開(kāi)；可以用接口達(dá)到多繼承的效果，解決了Java中類(lèi)不支持多繼承的問(wèn)題。

下面的代碼展示了 Java 面向?qū)ο缶幊讨凶畛Ｒ?jiàn)的用法: 一個(gè)類(lèi)繼承一個(gè)父類(lèi), 同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)多種接口.

//動(dòng)物類(lèi)
class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}
//提供一組接口, 分別表示 "會(huì)飛的", "會(huì)跑的", "會(huì)游泳的".
interface IFlying {
    void fly();
}
interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}
//貓, 是會(huì)跑的.
class Cat extends Animal implements IRunning {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用四條腿跑");
    }
}
//魚(yú), 是會(huì)游的.
class Fish extends Animal implements ISwimming {
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
    }
}
//青蛙, 既能跑, 又能游
class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
    public Frog(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在往前跳");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");
    }
}
//鴨子，可以飛、跑和游泳
class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
    public Duck(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在用翅膀飛");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用兩條腿跑");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
    }
}

繼承表達(dá)的含義是 is - a 語(yǔ)義, 而接口表達(dá)的含義是具有 xxx 特性 .

貓是一種動(dòng)物, 具有會(huì)跑的特性.

青蛙也是一種動(dòng)物, 既能跑, 也能游泳

鴨子也是一種動(dòng)物, 既能跑, 也能游, 還能飛

這樣的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)出多態(tài)的好處, 我們可以"忘記"類(lèi)型；有了接口之后, 類(lèi)的使用者就不必關(guān)注具體類(lèi)型, 而只關(guān)注某個(gè)類(lèi)是否具備某種能力；通過(guò)接口可以讓其具備這種能力，進(jìn)而通過(guò)接口引用實(shí)現(xiàn)多態(tài)。

比如下面的funRun方法

public static void funRun(IRunning running) {
        running.run();
}

在這個(gè)方法內(nèi)部, 我們并不關(guān)注到底是哪種動(dòng)物, 只要參數(shù)是會(huì)跑的就行

public class Test {
    public static void funRun(IRunning running) {
        running.run();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("小貓");
        funRun(cat);

        Frog frog = new Frog("小青蛙");
        funRun(frog);
    }
}

甚至參數(shù)可以不是 “動(dòng)物”, 只要會(huì)跑!

class Robot implements IRunning {
    private String name;
    public Robot(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用輪子跑");
    }
}

public class Test {
    public static void funRun(IRunning running) {
        running.run();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Robot robot = new Robot("機(jī)器人");
        funRun(robot);
    }
}

6. 接口間的繼承

在Java中，類(lèi)和類(lèi)之間是單繼承的，一個(gè)類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，接口與接口之間可以多繼承。

用接口可以達(dá)到多繼承的目的。接口可以繼承一個(gè)接口, 達(dá)到復(fù)用的效果. 使用 extends 關(guān)鍵字.

接口間的繼承相當(dāng)于把多個(gè)接口合并在一起.

interface IFLying {
    void flying();
}
interface ISwimming {
    void swimming();
}
interface IRunning {
    void running();
}
//把IRunning,ISwimming,Iflying全部繼承到IThreehabitat上
interface IThreehabitat extends IFLying,IRunning,ISwimming{

}

class Animal {
    public String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

}

class Duck extends Animal implements IThreehabitat {

    public Duck(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void flying() {
        System.out.println(name + "正在飛！");
    }

    @Override
    public void swimming() {
        System.out.println(name + "正在游泳！");
    }

    @Override
    public void running() {
        System.out.println(name + "正在跑！");
    }
}



public class Test {
    public static void func(IThreehabitat iThreehabitat) {
        iThreehabitat.flying();
        iThreehabitat.running();
        iThreehabitat.swimming();
    }

    public static void main(String[] args) {
        func(new Duck("小黃"));
    }
}