• 【Java学习笔记之二十一】抽象类在Java继承中的用法小结


    一、抽象类的基本概念

    普通类是一个完善的功能类,可以直接产生实例化对象,并且在普通类中可以包含有构造方法、普通方法、static方法、常量和变量等内容。而抽象类是指在普通类的结构里面增加抽象方法的组成部分。

    那么什么叫抽象方法呢?在所有的普通方法上面都会有一个“{}”,这个表示方法体,有方法体的方法一定可以被对象直接使用。而抽象方法,是指没有方法体的方法,同时抽象方法还必须使用关键字abstract做修饰

    拥有抽象方法的类就是抽象类,抽象类要使用abstract关键字声明。

    范例:定义一个抽象类

    复制代码
    1 abstract class A{//定义一个抽象类
    2 
    3     public void fun(){//普通方法
    4         System.out.println("存在方法体的方法");
    5     }
    6 
    7     public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
    8 
    9 }
    复制代码

    二、抽象类的使用

    我们先看范例。 
    范例:直接实例化抽象类的对象

    复制代码
     1 abstract class A{//定义一个抽象类
     2 
     3     public void fun(){//普通方法
     4         System.out.println("存在方法体的方法");
     5     }
     6 
     7     public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
     8 
     9 }
    10 
    11 public class TestDemo {
    12 
    13     public static void main(String[] args) {
    14         A a = new A();
    15     }
    16 }
    复制代码

    运行:

    复制代码
    Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
        Cannot instantiate the type A
    
        at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:15)
    复制代码

    从上可知,A是抽象的,无法直接进行实例化操作。为什么不能直接实例化呢?当一个类实例化之后,就意味着这个对象可以调用类中的属性或者放过了,但在抽象类里存在抽象方法,而抽象方法没有方法体,没有方法体就无法进行调用。既然无法进行方法调用的话,又怎么去产生实例化对象呢。

    抽象类的使用原则如下: 
    (1)抽象方法必须为public或者protected(因为如果为private,则不能被子类继承,子类便无法实现该方法),缺省情况下默认为public; 
    (2)抽象类不能直接实例化,需要依靠子类采用向上转型的方式处理; 
    (3)抽象类必须有子类,使用extends继承,一个子类只能继承一个抽象类; 
    (4)子类(如果不是抽象类)则必须覆写抽象类之中的全部抽象方法(如果子类没有实现父类的抽象方法,则必须将子类也定义为为abstract类。);

    范例:

    复制代码
     1 abstract class A{//定义一个抽象类
     2 
     3     public void fun(){//普通方法
     4         System.out.println("存在方法体的方法");
     5     }
     6 
     7     public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
     8 
     9 }
    10 //单继承
    11 class B extends A{//B类是抽象类的子类,是一个普通类
    12 
    13     @Override
    14     public void print() {//强制要求覆写
    15         System.out.println("Hello World !");
    16     }
    17 
    18 }
    19 public class TestDemo {
    20 
    21     public static void main(String[] args) {
    22         A a = new B();//向上转型
    23 
    24         a.fun();//被子类所覆写的过的方法
    25     }
    26 }
    复制代码

    运行结果:

    Hello World !

    现在就可以清楚的发现: 
    (1)抽象类继承子类里面有明确的方法覆写要求,而普通类可以有选择性的来决定是否需要覆写; 
    (2)抽象类实际上就比普通类多了一些抽象方法而已,其他组成部分和普通类完全一样; 
    (3)普通类对象可以直接实例化,但抽象类的对象必须经过向上转型之后才可以得到。

    虽然一个类的子类可以去继承任意的一个普通类,可是从开发的实际要求来讲,普通类尽量不要去继承另外一个普通类,而是去继承抽象类。

    三、抽象类的使用限制

    (1)抽象类中有构造方法么? 
    由于抽象类里会存在一些属性,那么抽象类中一定存在构造方法,其存在目的是为了属性的初始化。 
    并且子类对象实例化的时候,依然满足先执行父类构造,再执行子类构造的顺序。

    范例如下:

    复制代码
     1 abstract class A{//定义一个抽象类
     2 
     3     public A(){
     4         System.out.println("*****A类构造方法*****");
     5     }
     6 
     7     public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
     8 
     9 }
    10 //单继承
    11 class B extends A{//B类是抽象类的子类,是一个普通类
    12 
    13     public B(){
    14         System.out.println("*****B类构造方法*****");
    15     }
    16 
    17     @Override
    18     public void print() {//强制要求覆写
    19         System.out.println("Hello World !");
    20     }
    21 
    22 }
    23 public class TestDemo {
    24 
    25     public static void main(String[] args) {
    26         A a = new B();//向上转型
    27     }
    28 
    29 }
    复制代码

    执行结果:

    *****A类构造方法*****
    *****B类构造方法*****

    (2)抽象类可以用final声明么? 
    不能,因为抽象类必须有子类,而final定义的类不能有子类;

    (3)抽象类能否使用static声明? 
    先看一个关于外部抽象类的范例:

    复制代码
     1 static abstract class A{//定义一个抽象类
     2 
     3     public abstract void print();
     4 
     5 }
     6 
     7 class B extends A{
     8 
     9     public void print(){
    10         System.out.println("**********");
    11     }
    12 }
    13 public class TestDemo {
    14 
    15     public static void main(String[] args) {
    16         A a = new B();//向上转型
    17         a.print();
    18     }
    19 
    20 }
    复制代码

    执行结果

    复制代码
    Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
        Illegal modifier for the class A; only public, abstract & final are permitted
    
        at com.wz.abstractdemo.A.<init>(TestDemo.java:3)
        at com.wz.abstractdemo.B.<init>(TestDemo.java:9)
        at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:18)
    复制代码

    再看一个关于内部抽象类:

    复制代码
     1 abstract class A{//定义一个抽象类
     2 
     3     static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类
     4         public abstract void print();
     5     }
     6 
     7 }
     8 
     9 class C extends A.B{
    10 
    11     public void print(){
    12         System.out.println("**********");
    13     }
    14 }
    15 public class TestDemo {
    16 
    17     public static void main(String[] args) {
    18         A.B ab = new C();//向上转型
    19         ab.print();
    20     }
    21 
    22 }
    复制代码

    执行结果:

    **********

    由此可见,外部抽象类不允许使用static声明,而内部的抽象类运行使用static声明。使用static声明的内部抽象类相当于一个外部抽象类,继承的时候使用“外部类.内部类”的形式表示类名称。

    (4)可以直接调用抽象类中用static声明的方法么? 
    任何时候,如果要执行类中的static方法的时候,都可以在没有对象的情况下直接调用,对于抽象类也一样。 
    范例如下:

    复制代码
     1 abstract class A{//定义一个抽象类
     2 
     3     public static void print(){
     4         System.out.println("Hello World !");
     5     }
     6 
     7 }
     8 
     9 public class TestDemo {
    10 
    11     public static void main(String[] args) {
    12         A.print();
    13     }
    14 
    15 }
    复制代码

    运行结果:

    Hello World !

    (5)有时候由于抽象类中只需要一个特定的系统子类操作,所以可以忽略掉外部子类。这样的设计在系统类库中会比较常见,目的是对用户隐藏不需要知道的子类。 
    范例如下:

    复制代码
     1 abstract class A{//定义一个抽象类
     2     public abstract void print();
     3 
     4     private static class B extends A{//内部抽象类子类
     5 
     6         public void print(){//覆写抽象类的方法
     7             System.out.println("Hello World !");
     8         }
     9     }
    10 
    11     //这个方法不受实例化对象的控制
    12     public static A getInstance(){
    13         return new B();
    14     }
    15 
    16 }
    17 
    18 public class TestDemo {
    19 
    20     public static void main(String[] args) {
    21 
    22         //此时取得抽象类对象的时候完全不需要知道B类这个子类的存在
    23         A a = A.getInstance();
    24         a.print();
    25     }
    26 }
    复制代码

    运行结果:

    Hello World !

    四、抽象类的应用——模板设计模式

    例如,现在有三类事物: 
    (1)机器人:充电,工作; 
    (2)人:吃饭,工作,睡觉; 
    (3)猪:进食,睡觉。 
    现要求实现一个程序,可以实现三种不同事物的行为。

    先定义一个抽象行为类:

    复制代码
     1 public abstract class Action{
     2 
     3     public static final int EAT = 1 ;
     4     public static final int SLEEP = 3 ;
     5     public static final int WORK = 5 ;
     6 
     7     public abstract void eat();
     8     public abstract void sleep();
     9     public abstract void work();
    10 
    11     public void commond(int flags){
    12       switch(flags){
    13         case EAT:
    14             this.eat();
    15             break;
    16         case SLEEP:
    17             this.sleep();
    18             break;
    19         case WORK:
    20             this.work();
    21             break;
    22         case EAT + SLEEP:
    23             this.eat();
    24             this.sleep();
    25             break;
    26         case SLEEP + WORK:
    27             this.sleep();
    28             this.work();
    29             break;
    30         default:
    31             break;
    32         }
    33     }
    34 }
    复制代码

    定义一个机器人的类:

    复制代码
     1 public class Robot extends Action{
     2 
     3     @Override
     4     public void eat() {
     5         System.out.println("机器人充电");
     6 
     7     }
     8 
     9     @Override
    10     public void sleep() {
    11 
    12     }
    13 
    14     @Override
    15     public void work() {
    16         System.out.println("机器人工作");
    17 
    18     }
    19 
    20 }
    复制代码

    定义一个人的类:

    复制代码
     1 public class Human extends Action{
     2 
     3     @Override
     4     public void eat() {
     5         System.out.println("人吃饭");
     6 
     7     }
     8 
     9     @Override
    10     public void sleep() {
    11         System.out.println("人睡觉");
    12 
    13     }
    14 
    15     @Override
    16     public void work() {
    17         System.out.println("人工作");
    18 
    19     }
    20 
    21 }
    复制代码

    定义一个猪的类:

    复制代码
     1 public class Pig extends Action{
     2 
     3     @Override
     4     public void eat() {
     5         System.out.println("猪进食");
     6 
     7     }
     8 
     9     @Override
    10     public void sleep() {
    11         System.out.println("猪睡觉");
    12 
    13     }
    14 
    15     @Override
    16     public void work() {
    17 
    18 
    19     }
    20 
    21 }
    复制代码

    测试主类:

    复制代码
     1 public class AbstractDemo {
     2 
     3     public static void main(String[] args) {
     4 
     5         fun(new Robot());
     6 
     7         fun(new Human());
     8 
     9         fun(new Pig());
    10 
    11     }
    12 
    13     public static void fun(Action act){
    14         act.commond(Action.EAT);
    15         act.commond(Action.SLEEP);
    16         act.commond(Action.WORK);
    17     }
    18 
    19 }
    复制代码

    运行结果:

    复制代码
    机器人充电
    机器人工作
    人吃饭
    人睡觉
    人工作
    猪进食
    猪睡觉
    复制代码

    所有的子类如果要想正常的完成操作,必须按照指定的方法进行覆写才可以,而这个时候抽象类所起的功能就是一个类定义模板的功能。

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