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为什么要有抽象类?


 

   

  基本概念

  上节提到了一个概念,抽象类,抽象类是什么呢?顾名思义,抽象类就是抽象的类,抽象是相对于具体而言的,一般而言,具体类有直接对应的对象,而抽象类没有,它表达的是抽象概念,一般是具体类的比较上层的父类。

  比如说,狗是具体对象,而动物则是抽象概念,樱桃是具体对象,而水果则是抽象概念,正方形是具体对象,而图形则是抽象概念。下面我们通过一些例子来说明Java中的抽象类。

  抽象方法和抽象类

  之前我们介绍过图形类Shape,它有一个方法draw(),Shape其实是一个抽象概念,它的draw方法其实并不知道如何实现,只有子类才知道。这种只有子类才知道如何实现的方法,一般被定义为抽象方法。

  抽象方法是相对于具体方法而言的,具体方法有实现代码,而抽象方法只有声明,没有实现,上节介绍的接口中的方法就都是抽象方法。

  抽象方法和抽象类都使用abstract这个关键字来声明,语法如下所示:

  public abstract class Shape {

  // ... 其他代码

  public abstract void draw();

  }

  定义了抽象方法的类必须被声明为抽象类,不过,抽象类可以没有抽象方法。抽象类和具体类一样,可以定义具体方法、实例变量等,它和具体类的核心区别是,抽象类不能创建对象(比如,不能使用new Shape()),而具体类可以。

  抽象类不能创建对象,要创建对象,必须使用它的具体子类。一个类在继承抽象类后,必须实现抽象类中定义的所有抽象方法,除非它自己也声明为抽象类。圆类的实现代码,如下所示:

  public class Circle extends Shape {

  //...其他代码

  @Override

  public void draw() {

  // ....

  }

  }

  圆实现了draw()方法。与接口类似,抽象类虽然不能使用new,但可以声明抽象类的变量,引用抽象类具体子类的对象,如下所示:

  Shape shape = new Circle();

  shape.draw();

  shape是抽象类Shape类型的变量,引用了具体子类Circle的对象,调用draw方法将调用Circle的draw代码。

  为什么需要抽象类?

  抽象方法和抽象类看上去是多余的,对于抽象方法,不知道如何实现,定义一个空方法体不就行了吗,而抽象类不让创建对象,看上去只是增加了一个不必要的限制。

  引入抽象方法和抽象类,是Java提供的一种语法工具,对于一些类和方法,引导使用者正确使用它们,减少被误用。

  使用抽象方法,而非空方法体,子类就知道他必须要实现该方法,而不可能忽略。

  使用抽象类,类的使用者创建对象的时候,就知道他必须要使用某个具体子类,而不可能误用不完整的父类。

  无论是写程序,还是平时做任何别的事情的时候,每个人都可能会犯错,减少错误不能只依赖人的优秀素质,还需要一些机制,使得一个普通人都容易把事情做对,而难以把事情做错。抽象类就是Java提供的这样一种机制。

  抽象类和接口

  抽象类和接口有类似之处,都不能用于创建对象,接口中的方法其实都是抽象方法。如果抽象类中只定义了抽象方法,那抽象类和接口就更像了。但抽象类和接口根本上是不同的,一个类可以实现多个接口,但只能继承一个类。

  抽象类和接口是配合而非替代关系,它们经常一起使用,接口声明能力,抽象类提供默认实现,实现全部或部分方法,一个接口经常有一个对应的抽象类。

  比如说,在Java类库中,有:

  Collection接口和对应的AbstractCollection抽象类

  List接口和对应的AbstractList抽象类

  Map接口和对应的AbstractMap抽象类

  对于需要实现接口的具体类而言,有两个选择,一个是实现接口,自己实现全部方法,另一个则是继承抽象类,然后根据需要重写方法。

  继承的好处是复用代码,只重写需要的即可,需要写的代码比较少,容易实现。不过,如果这个具体类已经有父类了,那就只能选择实现接口了。

  我们以一个例子来进一步说明这种配合关系,还是用前面两节中关于add的例子,上节引入了IAdd接口,代码如下:

  public interface IAdd {

  void add(int number);

  void addAll(int[] numbers);

  }

  我们实现一个抽象类AbstractAdder,代码如下:

  public abstract class AbstractAdder implements IAdd {

  @Override

  public void addAll(int[] numbers) {

  for(int num : numbers){

  add(num);

  }

  }

  }

  这个抽象类提供了addAll方法的实现,它通过调用add方法来实现,而add方法是一个抽象方法。

  这样,对于需要实现IAdd接口的类来说,它可以选择直接实现IAdd接口,或者从AbstractAdder类继承,如果继承,只需要实现add方法就可以了。这里,我们让原有的Base类继承AbstractAdder,代码如下所示:

  public class Base extends AbstractAdder {

  private static final int MAX_NUM = 1000;

  private int[] arr = new int[MAX_NUM];

  private int count;

  @Override

  public void add(int number){

  if(count

  arr[count++] = number;

  }

  }

  }

  小结

  本节,我们谈了抽象类,相对于具体类,它用于表达抽象概念,虽然从语法上,抽象类不是必须的,但它能使程序更为清晰,减少误用,抽象类和接口经常相互配合,接口定义能力,而抽象类提供默认实现,方便子类实现接口。

  在目前关于类的描述中,每个类都是独立的,都对应一个Java源代码文件,但在Java中,一个类还可以放在另一个类的内部,称之为内部类,为什么要将一个类放到别的类内部呢?