Java中的抽象类

心已赠人 2022-05-31 11:14 401阅读 0赞

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

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

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

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

(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:

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

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:

  1. package com.wz.abstractdemo;
  2. abstract class A{
  3. //定义一个抽象类
  4. public A(){
  5. System.out.println("*****A类构造方法*****");
  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. //单继承
  10. class B extends A{
  11. //B类是抽象类的子类,是一个普通类
  12. public B(){
  13. System.out.println("*****B类构造方法*****");
  14. }
  15. @Override
  16. public void print() {
  17. //强制要求覆写
  18. System.out.println("Hello World !");
  19. }
  20. }
  21. public class TestDemo {
  22. public static void main(String[] args) {
  23. A a = new B();//向上转型
  24. }
  25. }
  26. /* *****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:

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

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

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:

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

  1. package com.wz.abstractdemo;
  2. abstract class A{
  3. //定义一个抽象类
  4. public abstract void print();
  5. private static class B extends A{ //内部抽象类子类
  6. public void print(){
  7. //覆写抽象类的方法
  8. System.out.println("Hello World !");
  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. public class TestDemo {
  17. public static void main(String[] args) {
  18. //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
  19. A a = A.getInstance();
  20. a.print();
  21. }
  22. }
  23. /* Hello World ! */

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:

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

定义一个机器人的类:

  1. package com.wz.abstractdemo;
  2. public class Robot extends Action{
  3. @Override
  4. public void eat() {
  5. System.out.println("机器人充电");
  6. }
  7. @Override
  8. public void sleep() {
  9. }
  10. @Override
  11. public void work() {
  12. System.out.println("机器人工作");
  13. }
  14. }

定义一个人的类:

  1. package com.wz.abstractdemo;
  2. public class Human extends Action{
  3. @Override
  4. public void eat() {
  5. System.out.println("人吃饭");
  6. }
  7. @Override
  8. public void sleep() {
  9. System.out.println("人睡觉");
  10. }
  11. @Override
  12. public void work() {
  13. System.out.println("人工作");
  14. }
  15. }

定义一个猪的类:
““java
package com.wz.abstractdemo;

public class Pig extends Action{

  1. @Override
  2. public void eat() {
  3. System.out.println("猪进食");
  4. }
  5. @Override
  6. public void sleep() {
  7. System.out.println("猪睡觉");
  8. }
  9. @Override
  10. public void work() {
  11. }

}
““

测试主类:

  1. package com.wz.abstractdemo;
  2. public class AbstractDemo {
  3. public static void main(String[] args) {
  4. fun(new Robot());
  5. fun(new Human());
  6. fun(new Pig());
  7. }
  8. public static void fun(Action act){
  9. act.commond(Action.EAT);
  10. act.commond(Action.SLEEP);
  11. act.commond(Action.WORK);
  12. }
  13. }

运行结果:

  1. 机器人充电
  2. 机器人工作
  3. 人吃饭
  4. 人睡觉
  5. 人工作
  6. 猪进食
  7. 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。

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