文章目录

  • 前言
  • 一、抽象类
  • 1.抽象类语法
  • 2.抽象类特性
  • 3.抽象类的作用
  • 二、接口
  • 1.语法规则
  • 2.接口使用
  • 3.接口特性
  • 4. 实现多个接口
  • 5.接口间的继承
  • 6. 接口使用实例
  • 7.Clonable 接口和深拷贝
  • 8.抽象类和接口的区别
  • 9. Object类
  • 9.1 获取对象信息
  • 9.2 对象比较equals方法
  • 9.3 hashcode方法


前言

本篇文章总结最近学习的抽象类和接口的知识。

一、抽象类

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：shape类和animal类。

1.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。
代码示例如下：

// 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。

2.抽象类特性

（1）抽象类不能直接实例化对象。
代码示例如下：

Shape shape = new Shape();
// 编译出错
//Shape是抽象的; 无法实例化

（2）抽象方法不能是 private 的。
代码示例如下：

abstract class Shape {
	abstract private void draw();
}
// 编译出错
//非法的修饰符组合: abstract和private

这里也很好解释，因为抽象方法就是为了子类继承去重写，如果访问权限是private，那子类就没有权限重写了，这与抽象方法初衷相违背。

（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
代码示例如下：

public abstract class Shape {
	abstract final void methodA();
	abstract public static void methodB();
}
// 编译报错：
// 非法的修饰符组合: abstract和final
// 非法的修饰符组合: abstract和static

注意：private修饰的也无法重写，因为范围被限定在了一个类当中。

（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。
（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。

3.抽象类的作用

使用了抽象类，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。

二、接口

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。

1.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。
代码如下（示例）：

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
}

提示：
  创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头。
  接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词。
  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.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。
代码如下（示例）：

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。

3.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。
代码示例如下：

// USB接口
public interface USB {
	void openDevice();
	void closeDevice();
}
//测试类
public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
        USB usb = new USB();
    }
}
// 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）。
代码示例如下：

public interface USB {
// Error: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。
代码示例如下：

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: 接口抽象方法不能带有主体
	void closeDevice(){
	System.out.println("关闭USB设备");
}

这里补充一下，如果给方法添加static或者default关键字，就可以书写实现语句。 （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 变量。
代码示例如下：

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： 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
代码示例如下：

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。

4. 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");
	}
}

青蛙， 既能跑， 又能游（两栖动物）。

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

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。
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。

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。
猫是一种动物，具有会跑的特性。
青蛙也是一种动物，既能跑，也能游泳。
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。

5.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。接口间的继承相当于把多个接口合并在一起。

6. 接口使用实例

给对象数组排序，代码示例如下：

class Student {
	private String name;
	private int score;
	public Student(String name, int score) {
		this.name = name;
		this.score = score;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";
	}
}

再给定一个学生对象数组，对这个对象数组中的元素进行排序(按分数降序)。

Student[] students = new Student[] {
	new Student("张三", 95),
	new Student("李四", 96),
	new Student("王五", 97),
	new Student("赵六", 92),
};

按照我们之前的理解，数组我们有一个现成的 sort 方法。

Arrays.sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
// 运行出错, 抛出异常.

Student 类实现 Comparable 接口，并实现其中的 compareTo 方法。

class Student implements Comparable {
	private String name;
	private int score;
	public Student(String name, int score) {
		this.name = name;
		this.score = score;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";
	}
	@Override
	public int compareTo(Object o) {
		Student s = (Student)o;
		if (this.score > s.score) {
			return -1;
		} else if (this.score < s.score) {
			return 1;
		} else {
			return 0;
		}
	}
}

在 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。
然后比较当前对象和参数对象的大小关系(按分数来算)。
  如果当前对象应排在参数对象之前，返回小于 0 的数字;
  如果当前对象应排在参数对象之后，返回大于 0 的数字;
  如果当前对象和参数对象不分先后，返回 0;
  再次执行程序，结果就符合预期了。

// 执行结果
[[王五:97], [李四:96], [张三:95], [赵六:92]]

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。 为了进一步加深对接口的理解, 我们实现一个 sort 方法来完成刚才的排序过程(使用冒泡排序）。

public static void sort(Comparable[] array) {
        for (int bound = 0; bound < array.length; bound++) {
            for (int cur = array.length - 1; cur > bound; cur--) {
                if (array[cur - 1].compareTo(array[cur]) > 0) {
					// 说明顺序不符合要求, 交换两个变量的位置
                    Comparable tmp = array[cur - 1];
                    array[cur - 1] = array[cur];
                    array[cur] = tmp;
                }
            }
        }
    }

再次执行代码。

sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
// 执行结果
[[王五:97], [李四:96], [张三:95], [赵六:92]]

7.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。
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。
代码示例如下：

class Animal implements Cloneable {
    private String name;
    @Override
    public Animal clone() {
        Animal o = null;
        try {
            o = (Animal)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        Animal animal2 = animal.clone();
        System.out.println(animal == animal2);
    }
}
// 输出结果
// false

浅拷贝 VS 深拷贝。
Cloneable 拷贝出的对象是一份 “浅拷贝”。
观察以下代码:

class Money {
    public double m = 99.99;
}
class Person implements Cloneable{
    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

我们可以看到，通过clone，我们只是拷贝了Person对象。但是Person对象中的Money对象，并
没有拷贝。通过person2这个引用修改了m的值后，person1这个引用访问m的时候，值也发生了改变。这里就是发生了浅拷贝。
修改代码使之成为深拷贝，示例如下：

class Money implements Cloneable{
    public double money = 12.5;

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

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //return super.clone();
        Person tmp = (Person) super.clone();

        tmp.m = (Money) this.m.clone();

        return tmp;
    }
}

8.抽象类和接口的区别

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。

java接口参数写法有哪些_抽象类

9. 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。
使用Object接收所有类的对象示例如下：

class Person{}
class Student{}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        function(new Person());
        function(new Student());
    }
    public static void function(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
}
//执行结果：
Person@1b6d3586
Student@4554617c

9.1 获取对象信息

如果要打印对象中的内容，可以直接重写Object类中的toString()方法。

// Object类中的toString()方法实现：
public String toString() {
	return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

9.2 对象比较equals方法

在Java中，运用 == 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
}

Person类重写equals方法后，然后比较。
代码示例如下：

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。

9.3 hashcode方法

hashcode方法源码：

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，不重写hashcode()方法，示例
代码如下：

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
460141958
1163157884

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("dcy", 20) ;
        Person per2 = new Person("dcy", 20) ;
        System.out.println(per1.hashCode());
		System.out.println(per2.hashCode());
	}
}
//执行结果
460141958
460141958

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。