【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。

而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

abstract class A{//定义一个抽象类

    public void fun(){//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }

    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰

}

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

abstract class A{//定义一个抽象类

    public void fun(){//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }

    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰

}

public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
    }
}

运行：

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
    Cannot instantiate the type A

    at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:15)

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：

abstract class A{//定义一个抽象类

    public void fun(){//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }

    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰

}
//单继承
class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类

    @Override
    public void print() {//强制要求覆写
        System.out.println("Hello World !");
    }

}
public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型

        a.fun();//被子类所覆写的过的方法
    }
}

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：

abstract class A{//定义一个抽象类

    public A(){
        System.out.println("*****A类构造方法*****");
    }

    public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰

}
//单继承
class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类

    public B(){
        System.out.println("*****B类构造方法*****");
    }

    @Override
    public void print() {//强制要求覆写
        System.out.println("Hello World !");
    }

}
public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
    }

}

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：

static abstract class A{//定义一个抽象类

    public abstract void print();

}

class B extends A{

    public void print(){
        System.out.println("**********");
    }
}
public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
        a.print();
    }

}

执行结果

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)

再看一个关于内部抽象类：

abstract class A{//定义一个抽象类

    static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类
        public abstract void print();
    }

}

class C extends A.B{

    public void print(){
        System.out.println("**********");
    }
}
public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {
        A.B ab = new C();//向上转型
        ab.print();
    }

}

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：

abstract class A{//定义一个抽象类

    public static void print(){
        System.out.println("Hello World !");
    }

}

public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {
        A.print();
    }

}

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：

abstract class A{//定义一个抽象类
    public abstract void print();

    private static class B extends A{//内部抽象类子类

        public void print(){//覆写抽象类的方法
            System.out.println("Hello World !");
        }
    }

    //这个方法不受实例化对象的控制
    public static A getInstance(){
        return new B();
    }

}

public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //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
        A a = A.getInstance();
        a.print();
    }
}

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：

public abstract class Action{

    public static final int EAT = 1 ;
    public static final int SLEEP = 3 ;
    public static final int WORK = 5 ;

    public abstract void eat();
    public abstract void sleep();
    public abstract void work();

    public void commond(int flags){
      switch(flags){
        case EAT:
            this.eat();
            break;
        case SLEEP:
            this.sleep();
            break;
        case WORK:
            this.work();
            break;
        case EAT + SLEEP:
            this.eat();
            this.sleep();
            break;
        case SLEEP + WORK:
            this.sleep();
            this.work();
            break;
        default:
            break;
        }
    }
}

定义一个机器人的类：

public class Robot extends Action{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("机器人充电");

    }

    @Override
    public void sleep() {

    }

    @Override
    public void work() {
        System.out.println("机器人工作");

    }

}

定义一个人的类：

public class Human extends Action{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("人吃饭");

    }

    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("人睡觉");

    }

    @Override
    public void work() {
        System.out.println("人工作");

    }

}

定义一个猪的类：

public class Pig extends Action{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猪进食");

    }

    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("猪睡觉");

    }

    @Override
    public void work() {


    }

}

测试主类：

public class AbstractDemo {

    public static void main(String[] args) {

        fun(new Robot());

        fun(new Human());

        fun(new Pig());

    }

    public static void fun(Action act){
        act.commond(Action.EAT);
        act.commond(Action.SLEEP);
        act.commond(Action.WORK);
    }

}

运行结果：

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

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。