疯狂Java讲义(六)----第二部分

1.抽象方法和抽象类

抽象方法是只有方法签名,没有方法实现的方法。具体方法由子类提供。

        抽象方法和抽象类必须使用abstract修饰符来定义,有抽象方法的类只能被定义成抽象类,抽象类里可以没有抽象方法
        抽象方法和抽象类的规则如下。

  • 抽象类必须使用 abstract修饰符来修饰,抽象方法也必须使用abstract修饰符来修饰,抽象方法不能有方法体。
  • 抽象类不能被实例化,无法使用new关键字来调用抽象类的构造器创建抽象类的实例。即使抽象类里不包含抽象方法,这个抽象类也不能创建实例。
  • 抽象类可以包含成员变量、方法(普通方法和抽象方法都可以)、构造器、初始化块、内部类(接口、枚举)5种成分。抽象类的构造器不能用于创建实例,主要是用于被其子类调用。
  • 含有抽象方法的类(包括直接定义了一个抽象方法;或继承了一个抽象父类,但没有完全实现父类包含的抽象方法;或实现了一个接口,但没有完全实现接口包含的抽象方法三种情况)只能被定义成抽象类。

 抽象类不能用于创建实例,只能当作父类被其他子类继承。

         上面的Triangle类继承了Shape抽象类,并实现了Shape类中两个抽象方法,是一个普通类,因此可以创建Triangle类的实例,可以让一个 Shape类型的引用变量指向Triangle对象。        

         利用抽象类和抽象方法的优势,可以更好地发挥多态的优势,使得程序更加灵活。
        当使用abstract修饰类时,表明这个类只能被继承;当使用abstract 修饰方法时,表明这个方法必须由子类提供实现(即重写)。而final修饰的类不能被继承,final修饰的方法不能被重写。因此 final和 abstract永远不能同时使用

除此之外,当使用static修饰一个方法时,表明这个方法属于该类本身,即通过类就可调用该方法,但如果该方法被定义成抽象方法,则将导致通过该类来调用该方法时出现错误(调用了一个没有方法体的方法肯定会引起错误)。因此 static和 abstract不能同时修饰某个方法,即没有所谓的类抽象方法

 2.抽象类的作用

        抽象类体现的就是一种模板模式的设计,抽象类作为多个子类的通用模板,子类在抽象类的基础上进行扩展、改造,但子类总体上会大致保留抽象类的行为方式。

下面再介绍一个模板模式的范例,在这个范例的抽象父类中,父类的普通方法依赖于一个抽象方法,而抽象方法则推迟到子类中提供实现。

 上面程序定义了一个抽象的SpeedMeter类(车速表),该表里定义了一个getSpeed()方法,该方法用于返回当前车速, getSpeed()方法依赖于calGirth()方法的返回值。对于一个抽象的SpeedMeter类而言,它无法确定车轮的周长,因此calGirth()方法必须推迟到其子类中实现

         SpeedMeter类里提供了速度表的通用算法,但一些具体的实现细节则推迟到其子类CarSpeedMeter类中实现。这也是一种典型的模板模式。
        模板模式在面向对象的软件中很常用,其原理简单,实现也很简单。下面是使用模板模式的一些简单规则。

  • 抽象父类可以只定义需要使用的某些方法,把不能实现的部分抽象成抽象方法,留给其子类去实现。
  • 父类中可能包含需要调用其他系列方法的方法,这些被调方法既可以由父类实现,也可以由其子类实现。父类里提供的方法只是定义了一个通用算法,其实现也许并不完全由自身实现,而必须依赖于其子类的辅助。

 3.接口

  (1)定义接口

         从图6.4可以看出,同一个类的内部状态数据、各种方法的实现细节完全相同,类是一种具体实现体。而接口定义了一种规范,接口定义了某一批类所需要遵守的规范,接口不关心这些类的内部状态数据,也不关心这些类里方法的实现细节,它只规定这批类里必须提供某些方法,提供这些方法的类就可满足实际需要

 因此,接口定义的是多个类共同的公共行为规范,这些行为是与外部交流的通道,这就意味着接口里通常是定义一组公用方法

 对上面语法的详细说明如下。

  • 修饰符可以是public或者省略,如果省略了public访问控制符,则默认采用包权限访问控制符,即只有在相同包结构下才可以访问该接口。
  • 接口名应与类名采用相同的命名规则,即如果仅从语法角度来看,接口名只要是合法的标识符即可;如果要遵守Java可读性规范,则接口名应由多个有意义的单词连缀而成,每个单词首字母大写,单词与单词之间无须任何分隔符。接口名通常能够使用形容词。
  • 一个接口可以有多个直接父接口,但接口只能继承接口,不能继承类

 由于接口定义的是一种规范,因此接口里不能包含构造器和初始化块定义。接口里可以包含成员变量(只能是静态常量)、方法(只能是抽象实例方法、类方法、默认方法或私有方法)、内部类(包括内部接口、枚举)定义。

三个阶段:

       (1) java 8 之前:

 前面已经说过了,接口里定义的是多个类共同的公共行为规范,因此接口里的常量、方法、内部类和内部枚举都是public访问权限。定义接口成员时,可以省略访问控制修饰符,如果指定访问控制修饰符,则只能使用public访问控制修饰符。

方法总是用public abstract 来修饰,并且不能有方法体

      (2) java 8 :

        Java 8允许在接口中定义默认方法,默认方法必须使用default修饰,该方法不能使用static修饰,无论程序是否指定,默认方法总是使用public修饰—─如果开发者没有指定public,系统会自动为默认方法添加public修饰符。由于默认方法并没有static修饰,因此不能直接使用接口来调用默认方法,需要使用接口的实现类的实例来调用这些默认方法。

         Java 8允许在接口中定义类方法,类方法必须使用static修饰,该方法不能使用default修饰,无论程序是否指定,类方法总是使用public修饰——如果开发者没有指定 public,系统会自动为类方法添加public修饰符。类方法可以直接使用接口来调用。

       (3) java 9 :

        Java9为接口增加了一种新的私有方法,其实私有方法的主要作用就是作为工具方法,为接口中的默认方法或类方法提供支持。私有方法可以拥有方法体,但私有方法不能使用default修饰。私有方法可以使用static修饰,也就是说,私有方法既可是类方法,也可是实例方法。

        Java 9增加了带方法体的私有方法,这也是Java8埋下的伏笔:Java8允许在接口中定义带方法体的默认方法和类方法——这样势必会引发一个问题,当两个默认方法(或类方法)中包含一段相同的实现逻辑时,程序必然考虑将这段实现逻辑抽取成工具方法,而工具方法是应该被隐藏的,这就是Java 9增加私有方法的必然性。

接口里的成员变量默认是使用public static final修饰的,因此即使另一个类处于不同包下,也可以通过接口来访问接口里的成员变量。例如下面程序。

从上面main()方法中可以看出,OutputFieldTest与Output处于不同包下,但可以访问Output 的MAX_CACHE_LINE 常量,这表明该成员变量是public访问权限的,而且可通过接口来访问该成员变量,表明这个成员变量是一个类变量;当为这个成员变量赋值时引发"为final变量赋值"的编译异常,表明这个成员变量使用了final 修饰。

 这个学完内部类再说!!!

  (2)接口的继承

        接口的继承和类继承不一样,接口完全支持多继承,即一个接口可以有多个直接父接口。和类继承相似,子接口扩展某个父接口,将会获得父接口里定义的所有抽象方法、常量。
        一个接口继承多个父接口时,多个父接口排在 extends关键字之后,多个父接口之间以英文逗号(,)隔开。下面程序定义了三个接口,第三个接口继承了前面两个接口。

 上面程序中的InterfaceC接口继承了InterfaceA和 InterfaceB,所以InterfaceC中获得了它们的常量,因此在main()方法中看到通过InterfaceC来访问PROP_A、PROP_B和 PROP_C常量。

  (3)使用接口

        接口不能用于创建实例,但接口可以用于声明引用类型变量。当使用接口来声明引用类型变量时,这个引用类型变量必须引用到其实现类的对象。除此之外,接口的主要用途就是被实现类实现。归纳起来,接口主要有如下用途。

  • 定义变量,也可用于进行强制类型转换。
  • 调用接口中定义的常量。
  • 被其他类实现。

        因为一个类可以实现多个接口,这也是Java为单继承灵活性不足所做的补充。类实现接口的语法格式如下:

        一个类实现了一个或多个接口之后,这个类必须完全实现这些接口里所定义的全部抽象方法(也就是重写这些抽象方法);否则,该类将保留从父接口那里继承到的抽象方法,该类也必须定义成抽象类。

        一个类实现某个接口时,该类将会获得接口中定义的常量(成员变量)、方法等,因此可以把实现接口理解为一种特殊的继承,相当于实现类继承了一个彻底抽象的类(相当于除默认方法外,所有方法都是抽象方法的类)。

         接口不能显式继承任何类,但所有接口类型的引用变量都可以直接赋给Object类型的引用变量。所以在上面程序中可以把Product类型的变量直接赋给Object类型变量,这是利用向上转型来实现的,因为编译器知道任何Java对象都必须是Object或其子类的实例,Product类型的对象也不例外(它必须是Product接口实现类的对象,该实现类肯定是Object的显式或隐式子类)。

  (4) 接口和抽象类

相同点:

  • 接口和抽象类都不能被实例化,它们都位于继承树的顶端,用于被其他类实现和继承。
  • 接口和抽象类都可以包含抽象方法实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法

不同点:

        接口作为系统与外界交互的窗口,接口体现的是一种规范。对于接口的实现者而言,接口规定了实现者必须向外提供哪些服务(以方法的形式来提供);对于接口的调用者而言,接口规定了调用者可以调用哪些服务,以及如何调用这些服务(就是如何来调用方法)。当在一个程序中使用接口时,接口是多个模块间的耦合标准;当在多个应用程序之间使用接口时,接口是多个程序之间的通信标准
        从某种程度上来看,接口类似于整个系统的“总纲”,它制定了系统各模块应该遵循的标准,因此一个系统中的接口不应该经常改变。一旦接口被改变,对整个系统甚至其他系统的影响将是辐射式的,导致系统中大部分类都需要改写。
        抽象类则不一样,抽象类作为系统中多个子类的共同父类,它所体现的是一种模板式设计。抽象类作为多个子类的抽象父类,可以被当成系统实现过程中的中间产品,这个中间产品已经实现了系统的部分功能(那些已经提供实现的方法),但这个产品依然不能当成最终产品,必须有更进一步的完善,这种完善可能有几种不同方式。

  • 接口里只能包含抽象方法、静态方法、默认方法和私有方法,不能为普通方法提供方法实现;抽象类则完全可以包含普通方法。
  • 接口里只能定义静态常量,不能定义普通成员变量;抽象类里则既可以定义普通成员变量,也可以定义静态常量。
  • 接口里不包含构造器;抽象类里可以包含构造器,抽象类里的构造器并不是用于创建对象,而是让其子类调用这些构造器来完成属于抽象类的初始化操作。
  • 接口里不能包含初始化块;但抽象类则完全可以包含初始化块。
  • 一个类最多只能有一个直接父类,包括抽象类;但一个类可以直接实现多个接口,通过实现多个接口可以弥补Java单继承的不足。
     

散装知识点

  •  Java 9 改进的接口: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得更彻底,则可以提炼出一种更加特殊的“抽象类”——接口( interface)。Java 9对接口进行了改进,允许在接口中定义默认方法和类方法,默认方法和类方法都可以提供方法实现,Java 9为接口增加了一种私有方法,私有方法也可提供方法实现

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