【JAVASE】抽象类和接口及其抽象类和接口的区别

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目标：

1. 抽象类 2. 接口 3. Object 类

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：

 

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 给出具体的实现体。

// 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    abstract public void draw();    abstract void calcArea();        // 抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性        public double getArea(){        return area;    }    protected double area; // 面积}

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

Shape shape = new Shape();// 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

abstract class Shape {    abstract private void draw();}// 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

public abstract class Shape {    abstract final void methodA();    abstract public static void methodB();}// 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

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

// 矩形类public class Rect extends Shape {    private double length;    private double width;    Rect(double length, double width){        this.length = length;        this.width = width;    }    public void draw(){        System.out.println("矩形: length= "+length+" width= " + width);    }    public void calcArea(){        area = length * width;    }}//圆类public class Circle extends Shape{    private double r;    final private static double PI = 3.14;    public Circle(double r){        this.r = r;    }    public void draw(){        System.out.println("圆：r = "+r);    }    public void calcArea(){        area = PI * r * r;    }}// 三角形类：public abstract class Triangle extends Shape {    private double a;    private double b;    private double c;    @Override    public void draw() {        System.out.println("三角形：a = "+a + " b = "+b+" c = "+c);    }    // 三角形：直角三角形、等腰三角形等，还可以继续细化    //@Override    //double calcArea(); // 编译失败：要么实现该抽象方法，要么将三角形设计为抽象类}

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? 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。

 2. ?接口

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。

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();    // 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}

接口中的成员方法是默认被public abstract 是固定搭配，可以不写

注意：

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.

 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 {     // ... }

 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。

接口案例分析：

 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

代码：

 

// USB接口public interface USB {    void openDevice();    void closeDevice();}// 鼠标类，实现USB接口public 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public 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public 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){        usb.openDevice();        if(usb instanceof Mouse){            Mouse mouse = (Mouse)usb;            mouse.click();        }else if(usb instanceof KeyBoard){            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;            keyBoard.inPut();        }        usb.closeDevice();    }}

test类：

// 测试类：public class TestUSB {    public static void main(String[] args) {Computer computer = new Computer();        computer.powerOn();        // 使用鼠标设备        computer.useDevice(new Mouse());        // 使用键盘设备        computer.useDevice(new KeyBoard());        computer.powerOff();    }}

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 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

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 USB {    // Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符private    private void openDevice();    void closeDevice();}

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 USB {    void openDevice();    // 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法    // Error:(5, 23) java: 接口抽象方法不能带有主体    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

public interface USB {    void openDevice(); // 默认是public的    void closeDevice(); // 默认是public的}public class Mouse implements USB {    @Override    void openDevice() {        System.out.println("打开鼠标");    }    // ...}// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

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（也就是常量） 变量  

案例：

public interface USB {    double brand = 3.0; // 默认被：final public static修饰    void openDevice();    void closeDevice();}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        // 编译报错：Error:(12, 12) java: 无法为最终变量brand分配值        USB.brand = 2.0; // 说明brand具有final属性    }}

6. 接口中不能有静态代码块和构造方法

public interface USB {    // 编译失败    public USB(){    }    {    } // 编译失败    void openDevice();    void closeDevice();}

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 9. jdk8中：接口中还可以包含default方法。

 2.5 ?实现多个接口

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

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

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 ".

interface IFlying {    void fly();}interface IRunning {    void run();}interface ISwimming {    void swim();}

接下来我们创建几个具体的动物 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 + "正在用四条腿跑");    }}

鱼 , 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");    }}

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 。 还有一种神奇的动物 , 水陆空三栖 , 叫做 " 鸭子 "

class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {    public Duck(String name) {        super(name);    }    @Override    public void fly() {        System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞");    }    @Override    public void run() {        System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");    }    @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 . 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

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 .

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 {  ...}

通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 " 两栖的 ". 此时实现接口创建的 Frog 类 , 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法 .

2.7 ?接口使用实例

在这之前我们先讲一个知识

compareTo接口的使用

主要作用是实现比较大小

默认的比较方式可以重写

案例：

public class TestStudent {    public static void main(String[] args) {        String str1 = "abc";        String str2 = "abc";        String str3 = "abc";        String str4 = "cbc";        System.out.println(str1.compareTo(str2));//和c语言的strcmp一样比较的是字符值        System.out.println(str3.compareTo(str4));//和c语言的strcmp一样比较的是字符值    }}

输出结果：

compareTo比较对象里面的成员大小 

//TestStudent类public class TestStudent {    public static void main(String[] args) {        Student student1 = new Student(18,"zhanshang");        Student student2 = new Student(19, "lisi");        System.out.println(student1.compareTo(student2));    }}//Student类public class Student implements Comparable<Student>{    int age;    String name;    public Student(int age, String name) {        this.age = age;        this.name = name;    }//  名字比较大小    @Override    public int compareTo(Student o) {        if(this.name.compareTo(o.name) > 0){            return 1;        }else if(this.name.compareTo(o.name) == 0){            return 0;        }else{            return -1;        }    }    @Override    public String toString() {        return "Student{" +                "age=" + age +                ", name='" + name + '\'' +                '}';    }}

输出结果：

当然也可以使用年龄比较大小

局限性：

给对象数组排序

代码展示：

//TestStudent类import java.util.Arrays;public class TestStudent {    public static void main(String[] args) {        Student[] students = new Student[3];        students[0] = new Student(18,"zhanshang");        students[1] = new Student(19, "lisi");        students[2] = new Student(15, "wangwu");        //排序前        System.out.println(Arrays.toString(students));        //排序中        Arrays.sort(students);        //排序后        System.out.println(Arrays.toString(students));}//Student类public class Student implements Comparable<Student>{    int age;    String name;    public Student(int age, String name) {        this.age = age;        this.name = name;    }    //名字比较大小    @Override    public int compareTo(Student o) {        if(this.name.compareTo(o.name) > 0){            return 1;        }else if(this.name.compareTo(o.name) == 0){            return 0;        }else{            return -1;        }    }    @Override    public String toString() {        return "Student{" +                "age=" + age +                ", name='" + name + '\'' +                '}';    }}

输出结果：

这个说明：Arrays.ToString();排序数组的时候，底层会调用compareTo的方法进行排序。

 

注意事项 : 对于 sort 方法来说 , 需要传入的数组的每个对象都是 " 可比较 " 的 , 需要具备 compareTo 这样的能力 . 通 过重写 compareTo 方法的方式 , 就可以定义比较规则 .

2.8?Clonable 接口和深拷贝

Java 中内置了一些很有用的接口, Clonable 就是其中之一.（刚刚的compareTo接口也是） 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 , 否则就会抛出 CloneNotSupportedException 异常 .

 

 Clonable 接口

克隆本身的类要支持克隆，要用上接口Cloneable

浅拷贝

案例：

class Money {    public double m = 99.99;}class Person implements Cloneable{    int age;    public Money money = new Money();    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }}public class TestDemo3 {    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {        Person person1 = new Person();        Person person2 = (Person) person.clone();        System.out.println("通过person2修改前的结果");        System.out.println(person1.money.m);        System.out.println(person2.money.m);        person2.money.m = 13.6;        System.out.println("通过person2修改后的结果");        System.out.println(person1.money.m);        System.out.println(person2.money.m);    }}

// 执行结果 通过 person2 修改前的结果 99.99 99.99 通过 person2 修改后的结果 13.6 13.6

 内部逻辑分析：

深拷贝： 

代码：修改：

class Money implements Cloneable{    public double m = 99.99;    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {        return super.clone();    }}class Person implements Cloneable{    int age;    public Money money = new Money();    @Override    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {         Person temp = (Person) super.clone();         temp.money = (Money) this.money.clone();         return temp;    }}

那么首先要Money要支持拷贝，对Money改：

对Person改：

 

 2.9 ?抽象类和接口的区别（重点）

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 ), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法。 抽象类： 抽象类是一种包含抽象方法的类，不能被实例化，只能被继承。抽象类可以包含普通方法和抽象方法，子类必须实现所有抽象方法才能被实例化。抽象类可以包含成员变量，构造方法，静态方法等。子类只能继承一个抽象类。抽象类可以用来定义子类的通用行为，提供默认实现。

接口：

接口是一种抽象类型，只包含常量和抽象方法的定义，不能包含普通方法的实现。类可以实现多个接口，实现接口的类必须实现接口中定义的所有方法。接口中的方法默认是公共的抽象方法，不需要使用abstract关键字。接口主要用于定义类的契约，实现多态和解耦的目的。接口可以被用来描述对象的行为，而不关心对象的具体实现。

3. ?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。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。 也就是说Object类可以是所有类的父类，一个子类没有继承其他类，默认这个类的父类是Object 类

 

范例：使用 Object 接收所有类的对象 没有报错 Object的所有方法，对于整个 Object 类中的方法需要实现全部掌握。

 

3.1 ?hashcode方法

回忆刚刚的toString方法的源码：

public String toString () {         return getClass (). getName () + "@" + Integer . toHexString ( hashCode ()); } 我们看到了 hashCode() 这个方法，他帮我算了一个具体的 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。 该方法是一个 native 方法，底层是由 C/C++ 代码写的。我们看不到。 来一个案例： 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("gaobo", 20) ;        Person per2 = new Person("gaobo", 20) ;        System.out.println(per1.hashCode());        System.out.println(per2.hashCode());    }}//执行结果4601419581163157884

注意事项：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("gaobo", 20) ;        Person per2 = new Person("gaobo", 20) ;        System.out.println(per1.hashCode());        System.out.println(per2.hashCode());    }}//执行结果460141958460141958

注意事项：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。

好啦，今天的分享就到这里了 ，感谢观看。