【Java】面向对象基础 之 抽象类

阳光穿透心脏的1/2处 2024-03-17 18:18 155阅读 0赞

1、抽象类

由于多态的存在，每个子类都可以覆写父类的方法，例如：

  1. class Person {
  3.     public void run() {
  4.      … }
  5. }
  7. class Student extends Person {
  9.     @Override
  10.     public void run() {
  11.      … }
  12. }
  14. class Teacher extends Person {
  16.     @Override
  17.     public void run() {
  18.      … }
  19. }

从Person类派生的Student和Teacher都可以覆写run()方法。
如果父类Person的run()方法没有实际意义，能否去掉方法的执行语句？

  1. class Person {
  3.     public void run(); // Compile Error!
  4. }

答案是不行，会导致编译错误，因为定义方法的时候，必须实现方法的语句。

能不能去掉父类的run()方法？

答案还是不行，因为去掉父类的run()方法，就失去了多态的特性。例如，runTwice()就无法编译：

  1. public void runTwice(Person p) {
  3.     p.run(); // Person没有run()方法，会导致编译错误
  4.     p.run();
  5. }

如果父类的方法本身不需要实现任何功能，仅仅是为了定义方法签名，目的是让子类去覆写它，那么，可以把父类的方法声明为抽象方法：

  1. class Person {
  3.     public abstract void run();
  4. }

把一个方法声明为abstract，表示它是一个抽象方法，本身没有实现任何方法语句。因为这个抽象方法本身是无法执行的，所以，Person类也无法被实例化。编译器会告诉我们，无法编译Person类，因为它包含抽象方法。

必须把Person类本身也声明为abstract，才能正确编译它：

  1. abstract class Person {
  3.     public abstract void run();
  4. }

2、抽象方法

如果一个class定义了方法，但没有具体执行代码，这个方法就是抽象方法，抽象方法用abstract修饰。

因为无法执行抽象方法，因此这个类也必须申明为抽象类（abstract class）。

使用abstract修饰的类就是抽象类。我们无法实例化一个抽象类：

  1. Person p = new Person(); // 编译错误

无法实例化的抽象类有什么用？

因为抽象类本身被设计成只能用于被继承，因此，抽象类可以强迫子类实现其定义的抽象方法，否则编译会报错。因此，抽象方法实际上相当于定义了“规范”。

例如，Person类定义了抽象方法run()，那么，在实现子类Student的时候，就必须覆写run()方法：

  1. public class Main {
  3.     public static void main(String[] args) {
  5.         Person p = new Student();
  6.         p.run();
  7.     }
  8. }
  10. abstract class Person {
  12.     public abstract void run();
  13. }
  15. class Student extends Person {
  17.     @Override
  18.     public void run() {
  20.         System.out.println("Student.run");
  21.     }
  22. }

3、面向抽象编程

当我们定义了抽象类Person，以及具体的Student、Teacher子类的时候，我们可以通过抽象类Person类型去引用具体的子类的实例。

  1. Person s = new Student();
  2. Person t = new Teacher();

这种引用抽象类的好处在于，我们对其进行方法调用，并不关心Person类型变量的具体子类型：

  1. // 不关心Person变量的具体子类型:
  2. s.run();
  3. t.run();

同样的代码，如果引用的是一个新的子类，我们仍然不关心具体类型：

  1. // 同样不关心新的子类是如何实现run()方法的：
  2. Person e = new Employee();
  3. e.run();

这种尽量引用高层类型，避免引用实际子类型的方式，称之为面向抽象编程。

面向抽象编程的本质就是：

  • 上层代码只定义规范（例如：abstract class Person）；
  • 不需要子类就可以实现业务逻辑（正常编译）；
  • 具体的业务逻辑由不同的子类实现，调用者并不关心。

4、小结

  • 通过abstract定义的方法是抽象方法，它只有定义，没有实现。抽象方法定义了子类必须实现的接口规范；
  • 定义了抽象方法的class必须被定义为抽象类，从抽象类继承的子类必须实现抽象方法；
  • 如果不实现抽象方法，则该子类仍是一个抽象类；
  • 面向抽象编程使得调用者只关心抽象方法的定义，不关心子类的具体实现。

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