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Java 面向对象 - 抽象类

2022年8月1日
大约 7 分钟

Java 面向对象 - 抽象类

普通类是一个完善的功能类，可以直接产生实例化对象，并且在普通类中可以包含有构造方法、普通方法、static方法、常量和变量等内容。而抽象类是指在普通类的结构里面增加抽象方法的组成部分。

什么叫抽象方法？

在所有的普通方法上面都会有一个“{}”，这个表示方法体，有方法体的方法一定可以被对象直接使用。而抽象方法，是指没有方法体的方法，同时抽象方法还必须使用关键字abstract做修饰。而拥有抽象方法的类就是抽象类，抽象类要使用abstract关键字声明。

实例：定义一个抽象类，并实例化抽象类的对象

package com.yoodb.blog;

abstract class A {//定义一个抽象类
    public void fun() {//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }
    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
    }
}

运行结果如下：

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:
Cannot instantiate the type A

    at com.yoodb.blog.TestDemo.main(TestDemo.java:15)

从上可知，A是抽象的，无法直接进行实例化操作。为什么不能直接实例化呢？当一个类实例化之后，就意味着这个对象可以调用类中的属性或者放过了，但在抽象类里存在抽象方法，而抽象方法没有方法体，没有方法体就无法进行调用。既然无法进行方法调用的话，又怎么去产生实例化对象呢。

抽象类使用原则

抽象类的使用原则如下：

1）抽象方法必须为public或者protected（因为如果为private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法），缺省情况下默认为public；

2）抽象类不能直接实例化，需要依靠子类采用向上转型的方式处理；

3）抽象类必须有子类，使用extends继承，一个子类只能继承一个抽象类；

4）子类（如果不是抽象类）则必须覆写抽象类之中的全部抽象方法（如果子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为为abstract类。）；

演示代码

实例：

package com.yoodb.blog;

abstract class A {//定义一个抽象类
    public void fun() {//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }
    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰

}

//单继承
class B extends A {//B类是抽象类的子类，是一个普通类
    @Override
    public void print() {//强制要求覆写
        System.out.println("Hello World !");
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
        a.fun();//被子类所覆写的过的方法
    }
}

运行结果

运行结果如下：

Hello World !

现在就可以清楚的发现：

  • 抽象类继承子类里面有明确的方法覆写要求，而普通类可以有选择性的来决定是否需要覆写；
  • 抽象类实际上就比普通类多了一些抽象方法而已，其他组成部分和普通类完全一样；
  • 普通类对象可以直接实例化，但抽象类的对象必须经过向上转型之后才可以得到。

虽然一个类的子类可以去继承任意的一个普通类，可是从开发的实际要求来讲，普通类尽量不要去继承另外一个普通类，而是去继承抽象类。

抽象类使用限制

  1. 抽象类中有构造方法么？

由于抽象类里会存在一些属性，那么抽象类中一定存在构造方法，其存在目的是为了属性的初始化；并且子类对象实例化的时候，依然满足先执行父类构造，再执行子类构造的顺序。

实例：

package com.yoodb.blog;

abstract class A {//定义一个抽象类
    public A() {
        System.out.println("*****A类构造方法*****");
    }
    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰
}

//单继承
class B extends A {//B类是抽象类的子类，是一个普通类
    public B() {
        System.out.println("*****B类构造方法*****");
    }
    @Override
    public void print() {//强制要求覆写
        System.out.println("Hello World !");
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
    }
}

运行结果如下：

*****A类构造方法*****
*****B类构造方法*****
  1. 抽象类可以用final声明么？

不能，因为抽象类必须有子类，而final定义的类不能有子类；

  1. 抽象类能否使用static声明？

先看一个关于外部抽象类的实例：

package com.yoodb.blog;

static abstract class A {//定义一个抽象类
    public abstract void print();
}

class B extends A {
    public void print() {
        System.out.println("**********");
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
        a.print();
    }

}

运行结果如下：

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:
Illegal modifier for the class A; only public, abstract & final are permitted

    at com.yoodb.blog.A.
    at com.yoodb.blog.B.
    at com.yoodb.blog.TestDemo.main(TestDemo.java:18)

再看一个关于内部抽象类：

package com.yoodb.blog;

abstract class A {//定义一个抽象类

    static abstract class B {//static定义的内部类属于外部类
        public abstract void print();
    }

}

class C extends A.B {
    public void print() {
        System.out.println("*****blog.yoodb.com*****");
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A.B ab = new C();//向上转型
        ab.print();
    }

}

运行结果如下：

*****blog.yoodb.com*****

分析：由此可见，外部抽象类不允许使用static声明，而内部的抽象类运行使用static声明。使用static声明的内部抽象类相当于一个外部抽象类，继承的时候使用“外部类.内部类”的形式表示类名称。

  1. 可以直接调用抽象类中用static声明的方法么？

任何时候，如果要执行类中的static方法的时候，都可以在没有对象的情况下直接调用，对于抽象类也一样。

实例：

package com.yoodb.blog;

abstract class A {//定义一个抽象类
    public static void print() {
        System.out.println("Hello World !");
    }

}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A.print();
    }

}

运行结果如下：

Hello World !
  1. 有时候由于抽象类中只需要一个特定的系统子类操作，所以可以忽略掉外部子类。这样的设计在系统类库中会比较常见，目的是对用户隐藏不需要知道的子类。

实例：

package com.yoodb.blog;
abstract class A {//定义一个抽象类
    public abstract void print();
    private static class B extends A {//内部抽象类子类
        public void print() {//覆写抽象类的方法
            System.out.println("Hello World !");
        }
    }
    //这个方法不受实例化对象的控制
    public static A getInstance() {
        return new B();
    }

}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //此时取得抽象类对象的时候完全不需要知道B类这个子类的存在
        A a = A.getInstance();
        a.print();
    }
}

运行结果如下：

Hello World !

抽象类的应用

模板设计模式

例如，现在有三类事物：

  1. 机器人：充电，工作；
  2. 人：吃饭，工作，睡觉；
  3. 猪：进食，睡觉。

现要求实现一个程序，可以实现三种不同事物的行为。

先定义一个抽象行为类：

package com.yoodb.blog;

public abstract class Action {

    public static final int EAT = 1;
    public static final int SLEEP = 3;
    public static final int WORK = 5;

    public abstract void eat();
    public abstract void sleep();
    public abstract void work();

    public void commond(int flags) {
        switch (flags) {
            case EAT:
                this.eat();
                break;
            case SLEEP:
                this.sleep();
                break;
            case WORK:
                this.work();
                break;
            case EAT + SLEEP:
                this.eat();
                this.sleep();
                break;
            case SLEEP + WORK:
                this.sleep();
                this.work();
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

定义一个机器人的类：

package com.yoodb.blog;
public class Robot extends Action {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("机器人充电");
    }
    @Override
    public void sleep() {
    }
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("机器人工作");
    }
}

定义一个人的类：

package com.yoodb.blog;
public class Human extends Action {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("人吃饭");
    }
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("人睡觉");
    }
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("人工作");
    }
}

定义一个猪的类：

package com.yoodb.blog;
public class Pig extends Action {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猪进食");
    }
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("猪睡觉");
    }
    @Override
    public void work() {
    }
}

测试主类：

package com.yoodb.blog;
public class AbstractDemo {

    public static void main(String[] args) {
        fun(new Robot());
        fun(new Human());
        fun(new Pig());

    }

    public static void fun(Action act) {
        act.commond(Action.EAT);
        act.commond(Action.SLEEP);
        act.commond(Action.WORK);
    }

}

运行结果如下：

机器人充电
机器人工作
人吃饭
人睡觉
人工作
猪进食
猪睡觉

所有的子类如果要想正常的完成操作，必须按照指定的方法进行覆写才可以，而这个时候抽象类所起的功能就是一个类定义模板的功能。

引用资料

  • http://blog.csdn.net/wei_zhi/article/details/52736350
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