Java 接口与抽象类方式实现类的扩展

neroneroffy 发布于2019-08-16 13:27 / 2617人阅读

摘要：子类继承抽象类，并具体实现方法。抽象类的使用区别于具体类，抽象类无法直接创建抽象类对象，但是可以声明抽象类的变量，引用抽象类对应具体子类对象。接口优于抽象类中讨论到一条规则接口优于抽象类。接口声明能力，抽象类提供默认实现全部或部分方法。

接口

类，强调数据类型（自定义）的概念，在一些情况下，并不能反映对象以及对象操作的本质。有时我们关注的并非对象的类型，而是对象的能力。

接口声明一组功能，作为协议（约定），但是自身不去实现功能方法。接口形式的交互涉及两方对象：一方实现接口，另一方使用接口，双方并不直接依赖，而是针对接口编程。

接口定义

接口定义即声明方法，制定功能协议。

Java 使用 interface 关键字声明接口，修饰符一般采用 public。
接口内部声明方法时，通常不需要加修饰符，默认视为 public abstract。

接口实现

类可以实现接口，表示类的对象具有接口（协议）制定的功能。

Java 使用 implements 关键字实现接口。
实现接口必须实现接口中声明的所有方法。

public interface Printable {
    void print();
}

public class A6 implements Printable {
    public void print() {
        System.out.println("Hello");
    }

    public static void main(String args[]) {
        A6 obj = new A6();
        obj.print();
    }
}

接口扩展

接口可以扩展另一个接口甚至多个接口，其方式与类可以扩展（继承）另一个类的方式相同，使用 extends 关键字，但是类的继承限制为单继承。

public interface BallGame extends Sport, Match {}

类的继承与接口实现可以共存，并且类可以实现多个接口，从某种形式上构成多继承结构。

public class Football extends Ball implements Sport, Match {}

等价于：

public class Football extends Ball implements BallGame {}

接口使用

与类不同，无法直接 new 创建接口对象，但是可以声明接口类型的变量，引用实现了接口的类对象。

public interface Printable {
    void print();
}

public class Main {
    public static void main(String args[]) {
        Printable obj = new Printable() {
            @Override
            public void print() {
                System.out.println("Hello");
            }
        }
        obj.print();
    }
}

上述代码看似创建接口对象，实则创建匿名内部类对象，由其实现接口。

接口有时更能反映出对象的本质（能力，一组功能协议）。所谓针对接口编程，使用接口而非具体实现接口的类型，统一处理不同类型对象，旨在降低耦合性，提高灵活性。当然，接口本身由于没有代码实现，并没有太大用处，需要依赖具体实现，才能生效。

抽象类

抽象类，顾名思义抽象的类，一般代表多个具体类（子类）上层公共的父类，作为基类统一调用接口（方法）。

抽象类的意义

抽象方法和抽象类密不可分，抽象方法是将来作为统一接口调用，而目前不知道如何实现的方法，只有通过子类重写方法才能具体实现功能。

抽象类 Animal 定义 sound() 方法作为统一接口调用，因为无法确定 sound() 方法该如何具体实现，Java 使用 abstract 关键字声明方法为抽象方法，无需定义方法体。子类 Dog 继承抽象类 Animal，并具体实现 sound() 方法。

//abstract parent class
abstract class Animal {
    //abstract method
    public abstract void sound();
}

//Dog class extends Animal class
public class Dog extends Animal {

    public void sound() {
        System.out.println("Woof");
    }

    public static void main(String args[]) {
        Animal obj = new Dog();
        obj.sound();
    }
}

抽象类的使用

区别于具体类，抽象类无法直接 new 创建抽象类对象，但是可以声明抽象类的变量，引用抽象类对应具体子类对象。

定义了抽象方法的类必须声明为抽象类，但是抽象类可以没有抽象方法。

抽象类和具体类一样，可以定义并实现具体方法，实例变量等。

一个类在继承抽象类后，必须实现抽象类的所有抽象方法，除非类自己也声明为抽象类。

抽象类介于接口和类之间。

接口与抽象类的区别及应用场景

相同点

无法创建对象（实例化）

抽象方法由具体类实现（统一接口）

作为引用变量指向具体类对象（多态性）

不同点

对比条件	接口	抽象类
构造器	不存在	可以有
具体方法	不存在	可以有
实例变量	不存在	可以有
“多继承”	支持	不支持

接口 = 纯抽象类（所有方法都是抽象方法）

应用场景

考虑多态性、统一接口调用的同时，需要实例变量、带有默认实现的具体方法，使用抽象类。
声明一组方法，却又不想每个具体类都实现所有方法，可以使用抽象类，借助空方法，交由具体类自行决定重写其感兴趣的方法。
具体类已经有父类，受 Java 限制只允许单继承，只能选择通过实现接口方式扩展类。

接口优于抽象类

《Effective Java》中讨论到一条规则：“接口优于抽象类”。基于如下论断：

现有的类可以很容易被更新，以实现新的接口。
一般来说，无法更新现有的类来扩展新的抽象类。如果希望让两个类扩展同一个抽象类，就必须把抽象类放到类型层次的高处，这样会间接地伤害到类层次，迫使这个公共祖先的所有子类都扩展这个新的抽象类。

接口是定义 mixin（混合类型）的理想选择。
混合类型除了自身类型之外，还可以提供某些可选择的行为。例如，实现 Comparable 接口的实例之间可以相互比较。

接口允许我们构造非层次结构的类型框架。
类型层次对于组织某些事物是非常合适的，但是并非所有事物都能被整齐地组织成一个严格的层次结构。类层次过于臃肿缺乏灵活性，通过接口扩展行为，一定程度上模拟多重继承。

P.S. Java 限制只允许单继承，即类不可能有一个以上的父类。

规则存在例外，即当演变的容易性比灵活性和功能更为重要的时候，应该使用抽象类来定义类型。抽象类的演变比接口的演变要容易得多，当在抽象类中增加新的具体方法，它包含合理的默认实现，该抽象类的所有现有实现都将提供这个新的方法。接口一旦被公开发行，并且已被广泛实现，再想改变这个接口几乎是不可能的。当在公有接口中增加方法，不可避免破坏实现这个接口的所有现有的类。

书中建议程序员为“每个重要接口都提供一个抽象的骨架实现（skeletal implementation）类，把接口和抽象类的优点结合起来。接口的作用仍然是定义类型，但是骨架实现类接管了所有与接口实现相关的工作。”

Java 类库中存在许多一个接口对应一个抽象类的设计，例如：Collection 接口与 AbstractCollection 抽象类、List 接口与AbstractList 抽象类...。

抽象类和接口是配合而非替代关系。接口声明能力，抽象类提供默认实现（全部或部分方法）。

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