Java 抽象類和接口，看這一篇就夠了

本篇來(lái)談?wù)?Java 的抽象類和接口。

曹操在《短歌行》中為杜康酒打過(guò)一個(gè)價(jià)值一億個(gè)億的廣告——“何以解憂，唯有杜康”，我替曹操感到惋惜的是他本人并不會(huì)收到這筆不菲的代言費(fèi)。想一想，要是三國(guó)時(shí)期的明星人物們有這個(gè)代言意識(shí)的話，保證各家的軍費(fèi)收入會(huì)多出來(lái)一個(gè)重量級(jí)的來(lái)源。

不過(guò)，酒真的能解憂嗎？我不大敢相信。李白就曾質(zhì)疑過(guò)：“舉杯消愁愁更愁，抽刀斷水水更流。”我和李白持相同的觀點(diǎn)，酒啊，真的不容易解憂，但絕對(duì)可以增加作者莫名的寫作沖動(dòng)。

我在寫本篇之前就小酌了一杯，一不小心激發(fā)了我強(qiáng)烈的創(chuàng)作欲望。不過(guò)我要奉勸各位，寒冬之際，如果遇到煩心事，千萬(wàn)別肆意地追求一醉方休，萬(wàn)事要懂得適可而止。

01、 抽象類

一種比較蒼白的說(shuō)法是：在 Java 中，通過(guò)關(guān)鍵字 abstract 定義的類叫做抽象類。Java 是一門面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，因此所有的對(duì)象都是通過(guò)類來(lái)描述的；但反過(guò)來(lái)，并不是所有的類都是用來(lái)描述對(duì)象的，抽象類就是其中的一種。

以下示例展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的抽象類：

//?個(gè)人認(rèn)為，一名教練必須攻守兼?zhèn)?/span>
abstract?class?Coach?{
????public?abstract?void?defend();

????public?abstract?void?attack();
}

在一個(gè)抽象類中，至少有一個(gè)抽象方法（通過(guò)關(guān)鍵字 abstract 定義的方法，并且沒(méi)有方法體，如上例中的 defend() 方法和 attack() 方法），否則就沒(méi)有必要稱之為抽象類。需要注意的是，抽象類是不能實(shí)例化的！ 它需要被一個(gè)子類繼承，就像以下示例那樣。

abstract?class?Coach?{
????public?abstract?void?defend();

????public?abstract?void?attack();
}


class?Hesai?extends?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}

????@Override
????public?void?attack()?{
????????System.out.println("控球是把雙刃劍");
????}
}

public?class?Demo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Coach?moliniao?=?new?Hesai();
????????moliniao.defend();
????????moliniao.attack();
????}
}

我們都知道，一個(gè)好的教練，必須攻守兼?zhèn)?，但每個(gè)教練的進(jìn)攻理念和防守理念不盡相同。因此，我在教練這個(gè)抽象類（Coach）中定義兩個(gè)抽象方法，一個(gè)進(jìn)攻（attack）一個(gè)防守（defend），這兩個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)都要由抽象類的子類確定，抽象類本身并不負(fù)責(zé)。

我們也都知道，何塞·穆里尼奧是足球界的頂級(jí)教練。他是我最愛(ài)的足球教練，沒(méi)有之一。盡管他在曼聯(lián)的失敗有他自身的原因，但我依然崇拜他，因?yàn)椋骸罢?qǐng)不要說(shuō)我傲慢，因?yàn)槲抑皇菍?shí)話實(shí)說(shuō)，我是歐洲冠軍，因此我并非籍籍無(wú)名，而是特殊的一個(gè)！”他是固執(zhí)的反控球主義者，堅(jiān)信控球是把雙刃劍，防守贏得冠軍。

好了，對(duì)于抽象類我們簡(jiǎn)單總結(jié)一下：

1、抽象類不能被實(shí)例化。
2、抽象類應(yīng)該至少有一個(gè)抽象方法，否則它沒(méi)有任何意義。
3、抽象類中的抽象方法沒(méi)有方法體。
4、抽象類的子類必須給出父類中的抽象方法的具體實(shí)現(xiàn)，除非該子類也是抽象類。

02、 接口

我們知道，有抽象方法的類被稱為抽象類，也就意味著抽象類中還能有不是抽象方法的方法。這樣的類就不能算作純粹的接口，盡管它也可以提供接口的功能——只能說(shuō)抽象類是普通類與接口之間的一種中庸之道。

接口（英文：Interface），在 Java 中是一個(gè)抽象類型，是抽象方法的集合；接口通過(guò)關(guān)鍵字 interface 來(lái)定義。接口與抽象類的不同之處在于：

1、抽象類可以有方法體的方法，但接口沒(méi)有。
2、接口中的成員變量隱式為 static final，但抽象類不是的。
3、一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，但只能繼承一個(gè)抽象類。

以下示例展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的接口：

//?隱式的abstract
interface?Coach?{
????//?隱式的public
????void?defend();
????void?attack();
}

接口是隱式抽象的，所以聲明時(shí)沒(méi)有必要使用 abstract 關(guān)鍵字；接口的每個(gè)方法都是隱式抽象的，所以同樣不需要使用 abstract 關(guān)鍵字；接口中的方法都是隱式 public 的。

和抽象類一樣，接口也不能直接被實(shí)例化，它需要一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)它，就像以下示例展示那樣。

class?Hesai?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}

????@Override
????public?void?attack()?{
????????System.out.println("控球是把雙刃劍");
????}
}

public?class?Demo2?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Coach?moliniao?=?new?Hesai();
????????moliniao.defend();
????????moliniao.attack();
????}
}

實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口需要用到關(guān)鍵字 implements，它表示：“我這個(gè)類遵從了接口的協(xié)議，如果你想使用我，看接口就行了，具體實(shí)現(xiàn)不用關(guān)心?！?/p>

03、 實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口

在現(xiàn)實(shí)生活中，何塞·穆里尼奧不止是一名足球教練，他還是一個(gè)值得被尊重的英雄——憑借自身的努力，他從一名籍籍無(wú)名的跟班翻譯，逐漸蛻變?yōu)橐幻矣鲬魰缘捻敿?jí)教練。

如果要在程序的世界里體現(xiàn)何塞·穆里尼奧的多重角色，就可以使用接口，就像以下示例展示那樣。

package?com.cmower.java_demo.nine.inf;

interface?Coach?{
????//?隱式的public
????void?defend();
????void?attack();
}

interface?Hero?{
????void?fight();
}


class?Hesai?implements?Coach,?Hero?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}

????@Override
????public?void?attack()?{
????????System.out.println("控球是把雙刃劍");
????}

????@Override
????public?void?fight()?{
????????System.out.println("只要一息尚存，就應(yīng)該戰(zhàn)斗到最后");
????}
}

public?class?Demo2?{
????public?static?void?defend(Coach?coach)?{
????????coach.defend();
????}

????public?static?void?fight(Hero?hero)?{
????????hero.fight();
????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Hesai?moliniao?=?new?Hesai();
????????defend(moliniao);
????????fight(moliniao);
????}
}

可以看到，創(chuàng)建的 Hesai 對(duì)象可以向上轉(zhuǎn)型為 Coach 和 Hero，然后調(diào)用各自接口中實(shí)現(xiàn)的具體方法，因?yàn)?Hesai 這個(gè)類同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)接口，分別是 Coach 和 Hero（class Hesai implements Coach, Hero，接口之間通過(guò)英文逗號(hào)隔開(kāi)）。

04、 接口在應(yīng)用中常見(jiàn)的三種模式

在編程領(lǐng)域，好的設(shè)計(jì)模式能夠讓我們的代碼事半功倍。在使用接口的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)用到三種模式，分別是策略模式、適配器模式和工廠模式。

1）策略模式

策略模式的思想是，針對(duì)一組算法，將每一種算法封裝到具有共同接口的實(shí)現(xiàn)類中，接口的設(shè)計(jì)者可以在不影響調(diào)用者的情況下對(duì)算法做出改變。示例如下：

//?接口：教練
interface?Coach?{
????//?方法：防守
????void?defend();
}

//?何塞·穆里尼奧
class?Hesai?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}
}

//?德普·瓜迪奧拉
class?Guatu?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("進(jìn)攻就是最好的防守");
????}
}

public?class?Demo?{
????//?參數(shù)為接口
????public?static?void?defend(Coach?coach)?{
????????coach.defend();
????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?為同一個(gè)方法傳遞不同的對(duì)象
????????defend(new?Hesai());
????????defend(new?Guatu());
????}
}

Demo.defend() 方法可以接受不同風(fēng)格的 Coach，并根據(jù)所傳遞的參數(shù)對(duì)象的不同而產(chǎn)生不同的行為，這被稱為“策略模式”。

2）適配器模式

適配器模式的思想是，針對(duì)調(diào)用者的需求對(duì)原有的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)接。生活當(dāng)中最常見(jiàn)的適配器就是HDMI（英語(yǔ)：High Definition Multimedia Interface，中文：高清多媒體接口）線，可以同時(shí)發(fā)送音頻和視頻信號(hào)。適配器模式的示例如下：

interface?Coach?{
????void?defend();
????void?attack();
}

//?抽象類實(shí)現(xiàn)接口，并置空方法
abstract?class?AdapterCoach?implements?Coach?{
????public?void?defend()?{};
????public?void?attack()?{};
}

//?新類繼承適配器
class?Hesai?extends?AdapterCoach?{
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}
}

public?class?Demo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Coach?coach?=?new?Hesai();
????????coach.defend();
????}
}

Coach 接口中定義了兩個(gè)方法（defend() 和 attack()），如果類直接實(shí)現(xiàn)該接口的話，就需要對(duì)兩個(gè)方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

如果我們只需要對(duì)其中一個(gè)方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的話，就可以使用一個(gè)抽象類作為中間件，即適配器（AdapterCoach），用這個(gè)抽象類實(shí)現(xiàn)接口，并對(duì)抽象類中的方法置空（方法體只有一對(duì)花括號(hào)），這時(shí)候，新類就可以繞過(guò)接口，繼承抽象類，我們就可以只對(duì)需要的方法進(jìn)行覆蓋，而不是接口中的所有方法。

3）工廠模式

所謂的工廠模式理解起來(lái)也不難，就是什么工廠生產(chǎn)什么，比如說(shuō)寶馬工廠生產(chǎn)寶馬，奔馳工廠生產(chǎn)奔馳，A 級(jí)學(xué)院畢業(yè) A 級(jí)教練，C 級(jí)學(xué)院畢業(yè) C 級(jí)教練。示例如下：

//?教練
interface?Coach?{
????void?command();
}

//?教練學(xué)院
interface?CoachFactory?{
????Coach?createCoach();
}

//?A級(jí)教練
class?ACoach?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?command()?{
????????System.out.println("我是A級(jí)證書教練");
????}

}

//?A級(jí)教練學(xué)院
class?ACoachFactory?implements?CoachFactory?{

????@Override
????public?Coach?createCoach()?{
????????return?new?ACoach();
????}

}

//?C級(jí)教練
class?CCoach?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?command()?{
????????System.out.println("我是C級(jí)證書教練");
????}

}

//?C級(jí)教練學(xué)院
class?CCoachFactory?implements?CoachFactory?{

????@Override
????public?Coach?createCoach()?{
????????return?new?CCoach();
????}

}

public?class?Demo?{
????public?static?void?create(CoachFactory?factory)?{
????????factory.createCoach().command();
????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?對(duì)于一支球隊(duì)來(lái)說(shuō)，需要什么樣的教練就去找什么樣的學(xué)院
????????//?學(xué)院會(huì)介紹球隊(duì)對(duì)應(yīng)水平的教練。
????????create(new?ACoachFactory());
????????create(new?CCoachFactory());
????}
}

有兩個(gè)接口，一個(gè)是 Coach（教練），可以 command()（指揮球隊(duì)）；另外一個(gè)是 CoachFactory（教練學(xué)院），能 createCoach()（教出一名優(yōu)秀的教練）。然后 ACoach 類實(shí)現(xiàn) Coach 接口，ACoachFactory 類實(shí)現(xiàn) CoachFactory 接口；CCoach 類實(shí)現(xiàn) Coach 接口，CCoachFactory 類實(shí)現(xiàn) CoachFactory 接口。當(dāng)需要 A 級(jí)教練時(shí)，就去找 A 級(jí)教練學(xué)院；當(dāng)需要 C 級(jí)教練時(shí)，就去找 C 級(jí)教練學(xué)院。

依次類推，我們還可以用 BCoach 類實(shí)現(xiàn) Coach 接口，BCoachFactory 類實(shí)現(xiàn) CoachFactory 接口，從而不斷地豐富教練的梯隊(duì)。

05、 總結(jié)

盡管接口使得抽象更進(jìn)一步，但任何抽象性都應(yīng)該根據(jù)真正的需求而產(chǎn)生，因此恰當(dāng)?shù)脑瓌t是優(yōu)先選擇類而不是接口，只有在真正需要接口的時(shí)候再重構(gòu)代碼。

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