抽象类, 接口, Object类 ---java

目录

一. 抽象类

1.1 抽象类概念

1.2 抽象类语法 

1.3 抽象类特性

1.4 抽象类的作用 

二. 接口 

2.1 接口的概念

 2.2 语法规则

2.3 接口的使用 

2.4 接口间的继承

2.5 抽象类和接口的区别 

三. Object类 

3.1 toString() 方法

3.2 对象比较equals()方法 

3.3 hashcode方法 

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一. 抽象类

 上述代码: 在Dog中重写了Animal中的eat(),  在Bird中重写了Animal中的eat()

而我们从来没有用到过Animal中的eat(), 因为Animal不指代任何一种动物, 所以eat()无意义. 

那么我们是否可以将Animal中的eat()方法简化呢?下面就引出了我们的抽象方法和抽象类

1.1 抽象类概念

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，这样的类就是抽象类 。 

例如:

例如上述代码中的Animal中的eat(), 我们可以把它设计成一个 抽象方法(abstract method), 包含抽象方法的类Animal我们称为 抽象类(abstract class). 

1.2 抽象类语法 

在 Java 中，一个类如果被 abstract 修饰称为抽象类，抽象类中被 abstract 修饰的方法称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的实现体。

例如上述代码,可修改为:

注意：抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，甚至构造方法 

1.3 抽象类特性

1. 抽象类不能直接实例化对象

 

// 编译出错

Error :( 30 , 23 ) java : Shape 是抽象的 ; 无法实例化

 2. 抽象方法不能是 private 的

// 编译出错

Error :( 4 , 27 ) java : 非法的修饰符组合 : abstract 和 private

 3. 抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写

// 编译报错：

// Error:(20, 25) java: 非法的修饰符组合 : abstract 和 final

// Error:(21, 33) java: 非法的修饰符组合 : abstract 和 static

4. 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，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰   

或

5. 抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类

6. 抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量

1.4 抽象类的作用 

抽象类本身不能被实例化 , 要想使用 , 只能创建该抽象类的子类 . 然后让子类重写抽象类中的抽象方法. 使用抽象类相当于多了一重编译器的校验 .

使用抽象类的场景就如上面的代码 , 实际工作不应该由父类完成 , 而应由子类完成 . 那么此时如果不小心误用成父类了, 使用普通类编译器是不会报错的 . 但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误 , 让我们尽早发现问题 .

很多语法存在的意义都是为了 " 预防出错 ", 例如我们曾经用过的 final 也是类似 . 创建的变量用户不去修改 , 不就相当于常量嘛? 但是加上 final 能够在不小心误修改的时候 , 让编译器及时提醒我们 .

充分利用编译器的校验 , 在实际开发中是非常有意义的.

二. 接口 

2.1 接口的概念

在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本上的USB口，电源插座等。

电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘...所有符合USB协议的设备

电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲...所有符合规范的设备

通过上述例子可以看出：

接口就是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。

 2.2 语法规则

1. 接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将 class 关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口。

public interface 接口名称 {

}

提示 :

1. 创建接口时 , 接口的命名一般以大写字母 I 开头 .

2. 接口的命名一般使用 " 形容词 " 词性的单词 .

2. 接口中的方法如果没有被实现, 那么默认为一个抽象方法

public interface 接口名称 {

        public void method1 (); //没加abstract  但也默认为抽象方法

}

3.  接口当中的定义的方法, 默认都是public abstract修饰的（只能是public abstract，其他修饰符都会报错), 接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现 .

public interface 接口名称 {

        public abstract void method1 (); // public abstract 是固定搭配，可以不写

        void method4 ();

// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，更推荐省略写法

}

 4. 如果想要有具体的实现, 必须由default或static修饰

5.  接口当中定义的成员变量, 默认是public static final修饰的

public interface USB {

        double brand = 3.0 ; // 默认被： final public static 修饰

}

public class TestUSB {

        public static void main ( String [] args ) {

                System . out . println ( USB . brand ); // 可以直接通过接口名访问，说明是静态的

                USB . brand = 2.0 ;

                // 编译报错：Error:(12, 12) java: 无法为最终变量 brand 分配值

                // 说明brand具有 final 属性

        }

}

6. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象

public class TestUSB {

        public static void main ( String [] args ) {

                USB usb = new USB ();

        }

}

// Error:(10, 19) java: day20210915.USB 是抽象的 ; 无法实例化

7. 接口中不能有静态代码块和构造方法 

8. 接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是 .class

9. 如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类 

2.3 接口的使用 

接口不能直接使用，必须要有一个 " 实现类 " 来 " 实现 " 该接口，实现接口中的所有抽象方法。

需要使用implements来关联

public class 类名称 implements 接口名称 {

        // ...

}

 注: 一个类只能继承一个普通类/抽象类, 但是可以实现多个接口(有什么特征就实现什么接口)

接下来我们举个例子:

通过类来表示动物.

 

另外我们再提供一组接口 , 分别表示 " 会飞的 ", " 会跑的 ", " 会游泳的 ".

接下来我们创建几个具体的动物:

鸟, 是个动物, 会飞会跑

狗, 是个动物, 会跑会游泳

鸭子, 是个动物, 会跑,会游泳, 会飞

注意：一个类实现多个接口时，每个接口中的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类 。

使用:

结果:

上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多种接口.

继承表达的含义是 is - a 语义, 而接口表达的含义是 具有 xxx 特性 .  

鸟是一种动物 , 具有会跑,会飞的特性 .

狗也是一种动物 , 既能跑 , 也能游泳

鸭子也是一种动物 , 既能跑 , 也能游 , 还能飞

这样设计有什么好处呢 ? 时刻牢记多态的好处 , 让程序猿 忘记类型 . 有了接口之后 , 类的使用者就不必关注具体类型, 而只关注某个类是否具备某种能力.甚至参数可以不是 " 动物 ", 只要会跑 !

例如上述代码, 再定义一个非动物对象

结果为:

只要该对象具有这种性质, 就可以实现对应的接口. 

2.4 接口间的继承

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

接口可以继承一个接口 , 达到复用的效果 . 使用 extends 关键字 .

例如上述代码, 青蛙属于两栖动物, 我们可以定义一个两栖动物的接口, 继承IRun,ISwim接口

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起. 

2.5 抽象类和接口的区别 

抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式 . 都需要重点掌握 . 同时又要认清两者的区别.

核心区别 :

1. 抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写),

而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法

2. 一个类只能继承一个抽象类, 但是可以同时实现多个接口, 解决了java中不能多继承的特性

如之前写的 Animal 例子 . 此处的 Animal 中包含一个 name 这样的属性 , 这个属性在任何子类中都是存在的 . 因此此处的 Animal 只能作为一个抽象类 , 而不应该成为一个接口

三. Object类 

Object 是 Java 默认提供的一个类。 Java 里面除了 Object 类，所有的类都是存在继承关系的。 所有类默认会继承Object父类。 即所有类的对象都可以使用Object 的引用进行接收。

例如:在传参时, 我们可以用Object接收

class Person {

}

class Student {

}

public class Test {

        public static void function ( Object obj ) {

              

        }

        public static void main ( String [] args ) {

                function ( new Person ());

                function ( new Student ());

        }

}

所以在开发之中，Object类是参数的最高统一类型。但是Object类也存在有定义好的一些方法,在子类中可以进行使用。 

对于整个 Object 类中的方法需要实现全部掌握。

本篇博客当中，我们主要来熟悉这几个方法： toString() 方法， equals() 方法， hashcode() 方法

3.1 toString() 方法

// Object 类中的 toString() 方法实现：

public String toString () {

        return getClass (). getName () + "@" + Integer . toHexString ( hashCode ());

}

看下述代码:

打印结果为:

那么println内部是怎么实现的呢?按住ctrl我们点进去可以看到:

传过去Son类型的son, 用Object接收,发生了向上转型, 将x传到了String.valueOf这个方法里.按住Ctrl我们继续点进去查看:

调用了Object类的toString方法, 按住Ctrl我们进去点进去:

就看到了我们所输入的结果. 

所以:

我们直接拿来用的这一行代码 System.out.println(son);  ,实际上是发生了向上转型, 通过父类也就是Object类中的toString方法实现的. 

那么如果我们在子类中自己定义一个toString方法,是否可以发生重写呢?

此时输出的结果为:

 

 答案是肯定的, 即在子类中自己定义一个toString方法,可以重写Object中的toString方法.

3.2 对象比较equals()方法 

在 Java 中， == 进行比较时：

a. 如果 == 左右两侧是基本类型变量，比较的是变量中值是否相同

b. 如果 == 左右两侧是引用类型变量，比较的是引用变量地址是否相同

c. 如果要比较对象中内容，必须重写 Object 中的 equals 方法，因为 equals 方法默认也是按照地址比较的：

// Object 类中的 equals 方法

public boolean equals ( Object obj ) {

        return ( this == obj ); // 使用引用中的地址直接来进行比较

}

 例如:

class Person {

        private String name ;

        private int age ;

        public Person ( String name , int age ) {

                this . age = age ;

                this . name = name ;

        }

}

public class Test {

        public static void main ( String [] args ) {             

                int a = 10 ;

                int b = 10 ;

                System . out . println ( a == b ); // 输出 true

                Person p1 = new Person ( "gaobo" , 20 ) ;

                Person p2 = new Person ( "gaobo" , 20 ) ;

                System . out . println ( p1 == p2 ); // 输出 false

                System . out . println ( p1 . equals ( p2 )); // 输出 false

        }

}

Person类重写equals方法后，然后比较：

class Person {

...

        @Override

        public boolean equals ( Object obj ) {

                if ( obj == null ) {

                        return false ;

                }

                if ( this == obj ) {

                        return true ;

                }

                // 不是Person 类对象

                if ( ! ( obj instanceof Person )) {

                        return false ;

                }

        Person person = ( Person ) obj ; // 向下转型，比较属性值

        return this . name . equals ( person . name ) && this . age == person . age ;

        }

}

结论：比较对象中内容是否相同的时候，一定要重写equals方法 

3.3 hashcode方法 

public native int hashCode ();

该方法是一个 native 方法，底层是由 C/C++ 代码写的。我们看不到。

我们认为两个名字相同，年龄相同的对象，将存储在同一个位置，如果不重写 hashcode() 方法，我们可以来看示例代码：

class Person {

        public String name ;

        public int age ;

        public Person ( String name , int age ) {

                this . name = name ;

                this . age = age ;

        }

}

public class TestDemo4 {

        public static void main ( String [] args ) {

                Person per1 = new Person ( "haha" , 20 ) ;

                Person per2 = new Person ( "haha" , 20 ) ;

                System . out . println ( per1 . hashCode ());

                System . out . println ( per2 . hashCode ());

        }

}

// 执行结果

460141958

1163157884

两个对象的 hash 值不一样。

像重写 equals 方法一样，我们也可以重写 hashcode() 方法。此时我们再来看看。

class Person {

        public String name ;

        public int age ;

        public Person ( String name , int age ) {

                this . name = name ;

                this . age = age ;

        }

        @Override

        public int hashCode () {

                return Objects . hash ( name , age );

        }

}

public class TestDemo4 {

        public static void main ( String [] args ) {

                Person per1 = new Person ( "haha" , 20 ) ;

                Person per2 = new Person ( "haha" , 20 ) ;

                System . out . println ( per1 . hashCode ());

                System . out . println ( per2 . hashCode ());

        }

}

// 执行结果

460141958

460141958

 哈希值一样

结论：

1 、 hashcode 方法用来确定对象在内存中存储的位置是否相同

2 、事实上 hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。在散列表中 hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。