Java中的抽象类与接口

1. 抽象类

1.1 抽象类概念

在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，
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。 比如：

像这种没有实际工作的方法, 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，抽象方法不用给出实际的方法体。

    // 抽象类：被abstract修饰的类
public abstract  class Shape {//抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体public abstract void draw();public abstract void calcArea();public double area;// 抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性public double getArea(){return area;}//抽象类中也可以有构造方法public Shape(){//}
}

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

抽象类是抽象的; 无法实例化

2. 抽象方法不能是 private 的

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

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，那样子子类必须要使用abstract修饰

两种解决方法：

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

有些同学可能会说了, 普通的类也可以被继承呀, 普通的方法也可以被重写呀, 为啥非得用抽象类和抽象方法呢?

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.

2. 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

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。
建议：
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.
3. 阿里编码规范中约定, 接口中的方法和属性不要加任何修饰符号, 保持代码的简洁性

public interface 接口名称{// 抽象方法public abstract void method1();   // public abstract 是固定搭配，可以不写public void method2();abstract void method3();void method4();}

在工程中创建一个接口步骤如下：

2.3 接口使用

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。

public  class 类名称 implements 接口名称{// ...
} 

子类和父类之间是extends 继承关系，类与接口之间是 implements 实现关系。

请实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子

1. USB接口：包含打开设备、关闭设备功能
2. 笔记本类：包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能
3. 鼠标类：实现USB接口，并具备点击功能
4. 键盘类：实现USB接口，并具备输入功能

//IUSB.java
public interface IUSB {
void openDevice();
void closeDevice();
}//Mouse.java
public class Mouse implements IUSB{@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开鼠标...");}@Overridepublic void closeDevice() {System.out.println("关闭鼠标...");}public void clickDevice(){System.out.println("点击鼠标...");}
}//KeyBoard.java
public class KeyBoard implements IUSB{@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开键盘...");}@Overridepublic void closeDevice() {System.out.println("关闭键盘...");}public void input(){System.out.println("输入数据...");}
}//Computer.java
public class Computer{public void openDevice(){System.out.println("打开笔记本电脑...");}public void closeDevice(){System.out.println("关闭笔记本电脑...");}    public void useDevice(IUSB iusb){iusb.openDevice();if(iusb instanceof Mouse){Mouse mouse=(Mouse)iusb;mouse.clickDevice();}else if(iusb instanceof  KeyBoard){KeyBoard keyBoard=(KeyBoard)iusb;((KeyBoard) iusb).input();}iusb.closeDevice();}
}//Testinterface.java
public class Testinterface {public static void main(String[] args) {Computer computer=new Computer();Mouse mouse=new Mouse();KeyBoard keyBoard=new KeyBoard();computer.openDevice();computer.useDevice(mouse);computer.useDevice(keyBoard);computer.closeDevice();}
}

2.4 接口特性

1. 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 Testinterface {public static void main(String[] args) {IUSB iusb = new IUSB();}
}

2. 接口中每一个方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是public abstract，其他修饰符都会报错)

public interface IUSB {void openDevice();void closeDevice();//private void test(); ——》error
}

3. 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 IUSB {void openDevice();   void closeDevice(){System.out.println("关闭USB设备");}
}

4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限

//IUSB.java
public interface IUSB {
void openDevice();
void closeDevice();
}//KeyBoard.java
public class KeyBoard implements IUSB{@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开键盘...");}public void input(){System.out.println("输入数据...");}@Override/**void closeDevice() {System.out.println("关闭键盘...");}*/——》error 
}

5. 接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量

//IUSB.java
public interface IUSB {
void openDevice();
void closeDevice();
int usb=100;
}//Testinterface.java
public class Testinterface {public static void main(String[] args) {System.out.println(IUSB.usb);//可以直接通过接口名称访问，说明是静态的被static修饰，为静态变量IUSB.usb=1000;//说明被final修饰}
}

6. 接口中不能有静态代码块和构造方法

7. 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
8. 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
8. jdk8中：接口中还可以包含default方法。

2.5 实现多个接口

在Java中类不允许多继承，但是一个类可以实现多个接口

父类和子类代码：

//Animals.java
public class Animals {String name;int age;public Animals(String name,int age){this.name=name;this.age=age;}public void eat(){System.out.println(name+"吃饭！");}
}//Bird.java
public class Bird extends Animals implements Isflyable,Isrunable{public Bird(String name,int age){super(name, age);}@Overridepublic void fly() {System.out.println(name+"飞飞飞...");}@Overridepublic void runable() {System.out.println(name+ "走哇走...");}
}//Finsh.java
public class Finsh extends Animals implements Isswimable{public Finsh(String name,int age){super(name,age);}@Overridepublic void swim() {System.out.println(name+"用尾巴游啊游...");}
}

接口代码：

public interface Isflyable {void fly();
}public interface Isrunable {void runable();
}public interface Isswimable {void swim();
}

测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {Finsh finsh=new Finsh("鱼嘟嘟",18);Bird bird=new Bird("萝嘟嘟",18);finsh.swim();bird.fly();}
}

我们发现：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 .

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.

例如, 现在实现一个方法, 叫 跑步"

public static void walk(Isrunable isrunable) {System.out.println("鱼嘟嘟带着萝嘟嘟去跑步");isrunable.runable();
}

在这个 Run 方法内部, 我们并不关注到底是哪种动物, 只要参数是会跑的, 就行

public static void main(String[] args) {Bird bird=new Bird("鱼嘟嘟",18);walk(bird);
}

甚至参数可以不是 “动物”, 只要会跑!

public class Robot implements Isrunable{@Overridepublic void runable() {System.out.println("机器人正在跑步...");}
}
public static void main(String[] args) {Robot robot=new Robot();walk(robot);
}

2.6 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。
使用 extends 关键字可以实现接口继承一个接口, 达到复用的效果.

例如有的动物能走路，有的动物能游泳，但有的动物又可以走路又可以游泳
那么我们可以定义一个新的接口来继承其他两个接口的功能,代码如下：

public interface Isswimable {void swim();
}public interface Isrunable {void runable();
}//定义一个新接口继承上述两个接口的功能:
// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
public interface IAmphibious extends Isrunable,Isswimable{}

通过Amphibious实例化的amphibious对象调用继承的接口，看是否新接口继承成功了

public static void main(String[] args) {Amphibious iAmphibious = new Amphibious();iAmphibious.run();iAmphibious.swim();
}

结论：接口间的继承相当于把多个接口合并在一起

2.7 接口使用实例

我们对编译器中的比较方法compare进行重写：

通过年龄来比较

了解了如何通过compare重写方法进行比较，我们来一组练习，对学生数组进行排序：

public class Test {public static void my_sort(Student[] student){for(int i=0;i<student.length-1;i++){for(int j=0;j<student.length-i-1;j++){if(student[j].compareTo(student[j+1])<0){Student tmp=student[j];student[j]=student[j+1];student[j+1]=tmp;}}}}public static void main(String[] args) {Student student1=new Student("鱼嘟嘟",18);Student student2=new Student("萝嘟嘟",19);Student student3=new Student("小小彬",1);Student [] student=new Student[3];student[0]=student1;student[1]=student2;student[2]=student3;my_sort(student);System.out.println(Arrays.toString(student));}
}

2.8Clonable 接口

Java 中内置了一些很有用的接口, Clonable 就是其中之一Object 类中存在一个 clone 方法, 调用这个方法可以创建一个对象的 “拷贝”. 但是要想合法调用 clone 方法, 必须要先实现 Clonable 接口, 否则就会抛CloneNotSupportedException 异常.

1.clone()的返回类型为Object，使用我们要先对其强转换

2.解决异常

在main方法后面加上 throws CloneNotSupportedException

3.空接口决定当前类是否可以被克隆

2.9深拷贝和浅拷贝

在了解了Clonable 接口后，我们来了解一下深拷贝和浅拷贝

浅拷贝：

//Person.java
class Money {public double money=9.9;
}
public class Person implements Cloneable{String name;public Money money;public  Person(String name){this.name=name;money=new Money();}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}//Test.javapublic static void main(String[] args)throws CloneNotSupportedException{Person person1=new Person("鱼嘟嘟");Person person2=(Person) person1.clone();System.out.println("修改前");System.out.println(person1.money.money);System.out.println(person2.money.money);person2.money.money=19.99;System.out.println("修改后");System.out.println(person1.money.money);System.out.println(person2.money.money);}
}

深拷贝：

//Person.java
class Money {public double money=9.9;
}
public class Person implements Cloneable{String name;public Money money;public  Person(String name){this.name=name;money=new Money();}@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Person tmp = (Person)super.clone();tmp.money = (Money)this.money.clone();return tmp;}
}//Test.javapublic static void main(String[] args)throws CloneNotSupportedException{Person person1=new Person("鱼嘟嘟");Person person2=(Person) person1.clone();System.out.println("修改前");System.out.println(person1.money.money);System.out.println(person2.money.money);person2.money.money=19.99;System.out.println("修改后");System.out.println(person1.money.money);System.out.println(person2.money.money);}
}

2.10 抽象类和接口的区别