【java】抽象类和接口(了解,进阶,到全部掌握)

时间:2024-10-23 08:28:27

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大家好我们今天来学习Java面向对象的的抽象类和接口,我们大家庭已经来啦~

一: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
在打印图形例子中 , 我们发现 , 父类 Shape 中的 draw 方法好像并没有什么实际工作 , 主要的绘制图形都是由 Shape的各种子类的 draw 方法来完成的 . 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 (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

// 抽象类:被 abstract修饰的类, 抽象类也是类,也可以增加普通方法和属性
public abstract class Shape {
public int a;
// 抽象方法:被abstract修饰的方法,没有方法体
abstract public void draw ();
}

1.3 抽象类特性

1. 抽象类不能直接实例化对象

2. 抽象方法不能被 private,final,static修饰,因为抽象方法要被子类重写;private(只能在自己的类里面使用,密封方法) ,final(不能被继承)static(静态方法,不依赖对象)

3: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(子类的子类要重写你俩的抽象方法(出来混,迟早都要还的))

4:被重写的方法不能比父类的访问权限更低(这是重写的要求)

4. 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
5. 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
第三条我说明一下:
abstract class Shape{
    public int a;
    public abstract void draw();
    
}
abstract class A extends Shape{
 public abstract void test(); 
 
}
class B extends A{
    @Override
    public void test() {
        
    }

    @Override
    public void draw() {
        
    }
}

只单独一个抽象方法也可以:(不过这继承毫无意义呀)

abstract class A extends Shape{
    
}

1.4:抽象类的作用:

(抽象类就是为了被继承,多了一层校验)

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?
确实如此. 但是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

(抽象类是特别类,接口是特殊的抽象类(限制更多)(就是利用向上转型,向下转型,动态绑定))

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。

2.2:接口的语法

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 {
// 抽象方法
public abstract void method1 (); // public abstract 是固定搭配,可以不写(一般都不写,但是默认有)
成员变量默认被public static final 修饰
public void method2 ();
abstract void method3 ();
这两种真不好
void method4 ();
// 注意:在接口中上述写法都是抽象方法,跟推荐方式4,代码更简洁
}

2.3 接口使用

注意: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。

我们一般说实现接口,继承父类

接口不能直接使用,必须要有一个 " 实现类 " " 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 {
// ...
}
接下来我们利用接口实现一个操作:
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
// USB接口
//
interface USB {
    void openDevice();//默认被 public abstract修饰
    void closeDevice();
}
// 鼠标类,实现USB接口
class Mouse implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }
    public void click(){
        System.out.println("鼠标点击");
    }
}
// 键盘类,实现USB接口
class KeyBoard implements USB {
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘");
    }
    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }
    public void inPut(){
        System.out.println("键盘输入");
    }
}
// 笔记本类:使用USB设备
class Computer {
    public void powerOn(){
        System.out.println("打开笔记本电脑");
    }
    public void powerOff(){
        System.out.println("关闭笔记本电脑");
    }
    public void useDevice(USB usb){//传鼠标或者键盘的引用,向上转型
        usb.openDevice();
        if(usb instanceof Mouse){//
            Mouse mouse = (Mouse)usb;//向下转型
            mouse.click();//实现鼠标特有的功能
        }else if(usb instanceof KeyBoard){
            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;//向下转型
            keyBoard.inPut();//实现键盘特有的功能
        }
        usb.closeDevice();
    }
}
// 测试类:
public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();//打开笔记本电脑
// 使用鼠标设备
        computer.useDevice(new Mouse());//
// 使用键盘设备
        computer.useDevice(new KeyBoard());
        computer.powerOff();//关闭笔记本电脑
    }
}

2.4.接口特点:

抽象类前4条她都有(但是接口有更多的特点,不然怎么是特殊的抽象类呢(小编自己说的))

前四条(差不多)
1. 接口类型是一种引用类型,但是不能直接 new 接口的对象(不能实例化对象)
2. 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(和抽象类差不多)
3:  抽象方法不能被 private,final,static修饰
4:. 重写接口中方法时,不能使用默认的访问权限(不能比接口里面的方法的访问权限更低)
5:接口中的方法默认被public abstract 修饰,成员变量默认被 public static final 修饰(不加也默认),其他修饰符会报错
6. 接口中不能有静态代码块和构造方法(这一点抽象类可以有这些)

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
USB接口
8. jdk8中:接口中还可以包含 default 方法。

2.5:实现多个接口

Java 中,类和类之间是单继承的,一个类只能有一个父类, Java中不支持多继承,但是一个类可以实现多个接 。下面通过类来表示一组动物

首先我定义一个动物类(就只定义变量(大家公用嘛),活动让子类通过实现接口来重写

class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

然后我定义游泳,跑步,飞的接口方法我没有方法体,让动物们来实现

interface IFlying {
    void fly();
}
interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}
接下来我要定义几个动物:猫, 是会跑的
class Cat extends Animal implements IRunning {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用猫腿跑");
    }
}
, 是会游的.
class Fish extends Animal implements ISwimming {
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
    }
}

青蛙还是两栖的呢:既会跑又会游泳(那就实现两个接口)

class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
    public Frog(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在蛙跳");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");
    }
}

鸭子:会跑,会游泳,会飞(实现三个接口)

class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
    public Duck(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + "正在用鸭翅膀飞");
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + "正在用鸭腿跑");
    }
    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
    }
}
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
超级重要!!!!!!
接下来就是向上转型 (只要是你实现了这个IRunning接口,就可以被IRunning引用你的对象,你只需要把你的引用传过来,就发生了向上转型)
然后我传过去猫猫,青蛙,鸭子这些对象的引用(利用向上转型), 一个引用,传递过来的对象不同,所表现的行为不同,这就是多态的思想
public class TestInterface {
    public static void running(IRunning iRunning){
       iRunning.run();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat("猫猫");
        running(cat);
        Duck duck = new Duck("鸭子");
        running(duck);
        Frog frog = new Frog("青蛙");
        running(frog);
    }
}

甚至机器人只要实现了这个接口,他也可以通过这个引用实现这个动作(只要实现了这个接口和是不是动物没关系)

 Robot robot = new Robot();
        running(robot);

class Robot implements IRunning{
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("正在用机器腿跑");
    }
}

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

2.6 接口间的继承

类与类之间的继承只能单继承,但是接口之间的继承可以多继承(相当于把多个接口合并在了一起)(一个类也能继承多个接口)

说到合并(静态代码块也是合并)

接口可以继承一个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字

interface IRunning {
    void run();
}
interface ISwimming {
    void swim();
}
// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
}
class Frog implements IAmphibious {
...
}

2.7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, 二者的区别前面我也讲述了一下(下面呢)
通过表格再说一下
核心区别 :
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 )而且抽象类里面有构造方法 
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,(而且成员变量都是全局常量)接口里面没有构造方法
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
class Animal {
    protected String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
}

三:object类

Object 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。默认会继承 Object类 。即所有类的对象都可以使用Object 的引用进行接收。

例如:

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。如下:

我们先了解这几种方法

3.1:equals方法

首先我们看一下object类里面实现的equals方法(很显然就是两个引用在比较,就是比较两个地址是否一样)

既然是这样那么这个equals方法就和普通的比较没什么区别了(所以只要我们要用的话就只能重写这个方法(除非你就想这么用))

  public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person("zhangsan",18);
        Person person2 = new Person("zhangsan",18);
        Person person3 = person1;
        System.out.println(person1 == person2);//其实就是两个引用在比较
        
        //那我们换equals方法来比较呢?
        System.out.println(person1.equals(person2));//false
        System.out.println(person1.equals(person3));地址相等才相等(你来指向一个对象)
    }

那么我们就重新写一下这个方法:

 @Override
    public boolean equals(Object obj) {//返回true或者false
        if (obj == null) {
            return false ;
        }
        if(this == obj) {
            return true ;
        }
// 不是Person类对象
        if (!(obj instanceof Person)) {//判断obj是否是Person的实例(obj这个引用是否指向了Person类的对象)
            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 ;
    }

}

接下来再运行一下:

显然就可以了

3.2.hascode方法:

回忆刚刚的toString方法的源码:
public String toString () {
return getClass (). getName () + "@" + Integer . toHexString ( hashCode ());(进化过处理的地址)
}
hashCode() 这个方法,帮我们算了一个具体的 对象位置 ,这里面涉及数据结构,但是我们还没学数据结构,没法讲述,所以我们只能说它是个内存地址。然后调用Integer.toHexString() 方法,将这个地址以 16 进制输出
hashcode方法源码:(该方法是一个 native 方法,底层是由 C/C++ 代码写的。我们看不到)
示例:
        Person person1 = new Person("zhangsan",18);
        Person person2 = new Person("zhangsan",18);

        System.out.println(person1.hashCode());
        System.out.println(person2.hashCode());


但是我们想要把两个名字相同,年龄相同的对象,存储在同一个位置,这个时候我们就要重写hashcode()方法了

结果:
总结:
hashcode方法用来确定对象在内存中存储的位置是否相同,equals方法用来确定该对象的内容是否一样(我们重写的)

四:比较两个对象的大小以及排序对象数组:

4.1:比价两个对象的大小

引用类型不能直接这么比较

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("zhangsan",18);
        Student student2 = new Student("zhangsan",18);
        //System.out.println(student1 > student2);//引用类型不能这样比较
        
    }   
}

如果要比较的话:要实现一个接口(并且重写它的比较方法)

class Student implements Comparable<Student> {
        String name;
        int age;
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return this.age - o.age;
    }
}
        Student student1 = new Student("zhangsan",18);
        Student student2 = new Student("zhangsan",12);
        System.out.println(student1.compareTo(student2));
        //结果为6

比较名字大小的时候我们直接可以用String类的CompareTo进行比较(String类已经对它进行重写了(后面在认识String类的时候我会讲到))

 System.out.println(student1.name.compareTo(student2.name));

4.2:排序对象数组

我们就用数组排序的方法Arrays.sort排序

  public static void main(String[] args) {
        Student []students = new Student[3];

       students[0] = new Student("zhangsan",18);
       students[1] = new Student("wangwu",20);
       students[2] = new Student("lisi",17);

       Arrays.sort(students);
        System.out.println(Arrays.toString(students));
}

但是编译器报错了,你要排序但是你要按照什么排序呢?年龄?还是名字?

这里我们可以看到他要把数组里边的元素类型强转为Comparable类型(所以我们就要去建立这个联系,实现这个接口)

sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象.

package Demo1;

import java.util.Arrays;

class Student implements Comparable<Student> {
        String name;
        int age;
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return this.age - o.age;
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan", 18);
        students[1] = new Student("wangwu", 20);
        students[2] = new Student("lisi", 17);
        Arrays.sort(students);
        System.out.println(Arrays.toString(students));
    }
}

结果:

sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象.

4.3:我们自己实现一个(模拟实现一个)冒泡排序呢

注意,单独比较年龄或者姓名之后,这个类整体会被交换(而不是单独交换年龄或者姓名)(你们一起被交换)

public class Test {

    public static void bubbleSort(Comparable []comparables){
        for (int i = 0; i < comparables.length-1; i++) {
            int flag = 1;
            for (int j = 0; j < comparables.length-1-i; j++) {
                //这个明显是错误的(要去全部转换啊,)(Comparable 类型没有age这个变量,这个就是一个向上转型)
                /*int tmp = 0;
                tmp = comparables[i].age;
                comparables[i].age = comparables[i+1].age;
                comparables[i+1].age = tmp;
               flag = -1;*/
                if( comparables[i].compareTo(comparables[i+1]) > 0){
                    Comparable tmp = comparables[i];
                    comparables[i+1] = comparables[i];
                    comparables[i] = tmp;
                    flag = -1;
                }
            }
            if(flag ==1){
                break;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan", 18);
        students[1] = new Student("wangwu", 20);
        students[2] = new Student("lisi", 17);
        bubbleSort(students);
        System.out.println(Arrays.toString(students));
        /*Arrays.sort(students);
        System.out.println(Arrays.toString(students));*/
    }
}

或者我们根本就不用实现接口呢(其实是因为String类帮我们实现过了)
用String类的compareTo方法
public class Test {
    public static void bubbleSort1(Student[]students){
        for (int i = 0; i <students.length-1; i++) {
            int flag = 1;
            for (int j = 0; j < students.length - 1 - i; j++) {
                if (students[j].name.compareTo(students[j + 1].name) > 0) {
                    Student tmp = students[j];
                    students[j] = students[j + 1];
                    students[j + 1] = tmp;
                    flag = -1;
                }
            }
            if(flag ==1){
                break;
        }
        }
    }

Comparable接口的耦合性是比较强的

当一个类实现了 Comparable 接口,它的比较逻辑就被硬编码在了类的定义中。这意味着如果需要改变比较逻辑,你必须修改这个类的源代码。这种实现方式的耦合性较强

目前我理解的是因为:Comparable的里的方法是compareTo,但是要比较名字的时候,Student实现Comparable接口,重写compareTo方法,你怎么在这个方法里面去比较字符串大小?(字符串大小比较需要String类重写的 compareTo方法去比较)

总不能compareTo里面嵌套compareTo吧?

这个时候我们就需要一个实现 另一个接口:Comparator接口(提供了更大的灵活性和解耦能力)
具体实现:
class NameComparator implements Comparator<Student>{
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.name.compareTo(o2.name);
    }
}
class AgeComparator implements Comparator<Student>{
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.age - o2.age;
    }
}




 public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan", 18);
        students[1] = new Student("wangwu", 20);
        students[2] = new Student("lisi", 17);
        AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
        System.out.println(ageComparator.compare(students[0], students[1]));
        NameComparator nameComparator = new NameComparator();
        System.out.println(nameComparator.compare(students[0], students[1]));
    }
}

冒泡呢?(就改了比较大小的呗,交换的步骤都不变)

 public static void bubbleSort2(Student[]students){
        for (int i = 0; i <students.length-1; i++) {
            int flag = 1;
            for (int j = 0; j < students.length - 1 - i; j++) {
                NameComparator nameComparator= new NameComparator();
                if (nameComparator.compare(students[j],students[j+1]) > 0) {
                    Student tmp = students[j];
                    students[j] = students[j + 1];
                    students[j + 1] = tmp;
                    flag = -1;
                }
            }
            if(flag ==1){
                break;
            }
        }
    }

五:克隆:

浅拷贝:

深拷贝:


class Money implements Cloneable{
    int m;
    public Money(int m) {
        this.m =m ;
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class clonePreviousTest {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person1 = new Person("liHua", 18,new Money(10));
        Person person2 = (Person) person1.clone();
        person1.money.m = 100;
        System.out.println(person1.money.m);
        System.out.println(person2.money.m);
    }
}
class Person implements Cloneable {
    String name;
    int age;
    Money money;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person tmp = (Person) super.clone();
        tmp.money = (Money) this.money.clone();
        return tmp;
    }

    public Person(String name, int age,Money money) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.money = money;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

深拷贝这里就是全部都进行了拷贝,包括我们自定义的类型的值,由于异常我们现在还没有学习,具体的克隆我们放在异常的那一节进行讲解~~~

上述就是 Java面向对象之多态的全部内容了,能看到这里相信您一定对小编的文章有了一定的认可接口的出现,其实也是一个老大带几个小弟的过程,我们的大家庭就这么水灵灵的又增加啦~

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