抽象类

在面向对象的领域一切都是对象,所有的对象都是通过类来描述的。如果我们要定义的一个类没有足够的信息来描述一个具体的对象,还需要其他的具体类来支持,这个时候我们可以考虑使用抽象类。在类定义的前面增加abstract关键字,就表明一个类是抽象类。

抽象类除了不能实例化对象之外,类的其它功能依然存在,成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。由于抽象类不能实例化对象,所以抽象类必须被继承,才能被使用。

我们看Graph的代码,我们如果将Graph定义为抽象类,代码如下:

abstract class Graph {

    String name;

    public Graph(){}

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

    public void show() {
        System.out.println("I'm a graph");
    }
}

增加abstract修饰符之后,Graph就不能被实例化了,即无法通过new Graph()来创建对象。

abstract关键字同样可以用来声明抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体。抽象方法没有定义,方法名后面直接跟一个分号,而不是花括号。声明抽象方法会带来以下两个结果:

  • 如果一个类包含抽象方法,那么该类必须是抽象类。
  • 任何子类必须重写父类的抽象方法,否则就必须声明自身为抽象类

一般情况下,我们将一个类声明为abstract的,是因为它包含了没有具体实现的抽象方法。比如说我们给Graph类增加一个求面积的方法area(),因为我们不知道图形的形状,我们是无法给出实现的,只能交给特定的子类去实现,这时我们只能讲area()声明为abstract的,代码如下:

abstract class Graph {

    String name;

    public Graph(){}

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

    public void show() {
        System.out.println("I'm a graph");
    }

    public abstract double area();
}

这时Retangle类就必须给出area()方法的实现,否则它自己也必须用abstract修饰。

class Retangle {

    ...

    public double area() {
        return width * height;
    }
}

接口

接口定义

与抽象类类似的一个重要概念是接口。接口(Interface)是一组抽象方法的集合。接口中定义的方法没有方法体,它们以分号结束。

接口也抽象类一样,无法被实例化,但是可以被实现。一个实现接口的类,必须实现接口内所描述的所有方法,否则就必须声明为抽象类。编写接口和编写类的方式是大体上是类似的,一个接口可以有多个方法,代码保存在以接口命名且以.java结尾的文件中。接口使用interface关键字进行定义。

比如我们定义一个Animal接口。

interface Animal {
    void eat();
    void sleep();
}

这个接口包含了两个抽象方法:eat()sleep()。接口中的方法都是外部可访问的,因此我们可以不需要用public修饰。

接口中也可以声明变量,一般是final和static类型的,要以常量来初始化,实现接口的类不能改变接口中的变量。比如我们可以在Animal接口增加一个成员变量TIMES_OF_EATING,表示动物每天吃饭的次数。

interface Animal {

    static final TIMES_OF_EATING = 3;    

    void eat();
    void sleep();
}

接口访问权限有两种:public权限和默认权限,如果接口的访问权限是public的话,所有的方法和变量都是public。默认权限则同一个包内的类可以访问。

一个接口能继承另一个接口,和类之间的继承方式比较相似。接口的继承使用extends关键字,子接口继承父接口的方法。比如我们可以定义TerrestrialAnimal接口,表示陆栖动物,它继承自Animal接口,同时还具有run()方法。

interface TerrestrialAnimal extends Animal {  

    void run();
}

接口实现

类使用implements关键字实现接口。在类声明中,implements关键字放在class声明后面。接口支持多重继承,即一个类可以同时实现多个接口。

class Cat implements Animal {

    public void eat() {
        System.out.println("eat");    
    }
    public void sleep() {
        System.out.println("sleep");
    }
}

类需要对接口中的每一个方法都给出实现。

我们可以使用接口类型来声明一个变量,那么这个变量可以引用到一个实现该接口的对象。比如:

Animal cat = new Cat()

讲集合的时候,我们说过ArrayListList接口的实现,HashMapMap接口的实现,这回你应该明白了吧。通过接口来申明变量,可以让程序更具有扩展性,因为将来我们更方便替换接口的实现。

比如PostRepositorygetAll方法可以返回List<Post>,而不需要指定为具体的ArrayList<Post>。这样将来如果我们希望返回LinkedList<Post>的时候也无需修改接口。

public class PostRepository {

    ...

    public static List<Post> getAll() {
        return null;
    }
}

回顾

我们基于Map实现了一个PostRepositoryByMap,这里为了统一我们不妨把PostRepository改名为PostRepositoryByList

我们可以使用Eclipse的重构功能来进行类的改名操作。右键选中PostRepository.java文件,【Refactor】->【Rename】,输入新的名称即可。

我们发现PostRepositoryByMapPostRepositoryByList公共方法的签名是完全一样的。我们可以将这些方法,提取到一个公共接口中来,让它们分别实现这个接口。我们将这个接口命名为PostRepository

用于在文件中加载和保存博客信息的loadData()save()方法也可以加入到这个接口中,最终PostRepository接口的代码如下:

package com.tianmaying.repository;

import java.util.List;

import com.tianmaying.domain.Post;

public interface PostRepository {

    public void add(Post post);

    public Post getPostById(long id);

    public void remove(long id);

    public List<Post> getAll();  

    public void loadData();

    public void saveData();  
}

注意这些方法都没有static修饰了,因为接口中的方法是不能为静态的。所以PostRepositoryByMapPostRepositoryByList类让它们实现PostRepository接口的同时,方法的签名也需要做对应的修改。

public class PostRepositoryByMap implements PostRepository {

    public void add(Post post) {
        posts.add(post);
    }

    ...

    // 新增加的方法,先给出一个空的实现
    public void loadData() {

    }

    // 新增加的方法,先给出一个空的实现    
    public void saveData() {

    }

}

这样修改之后,我们可以通过PostRepository来声明变量,而选择哪个具体的实现类就具有更大的灵活性了。

抽象类和接口的比较

相同点:

  • 都不能被实例化
  • 都包含抽象方法,这些抽象方法用于描述系统能提供哪些服务,而这些服务是由子类来提供实现的
  • 在系统设计上,两者都代表系统的抽象层,当一个系统使用一棵继承树上的类时,应该尽量把引用变量声明为继承树的上层抽象类型,这样可以提高两个系统之间的松耦合

不同点:

  • 在抽象类中可以为部分方法提供默认的实现,从而避免在子类中重复实现它们;但是抽象类不支持多继承。接口不能提供任何方法的实现,但是支持多继承。
  • 接口代表了接口定义者和接口实现者的一种契约;而抽象类和具体类一般而言是一种is-a的关系,即两者在概念本质上是相同的。

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