Java編程的邏輯 (20) - 為什么要有抽象類？

本文轉載自查看原文 2016-06-23 09:28 5969 程序思維/ 類

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基本概念

上節提到了一個概念，抽象類，抽象類是什么呢？顧名思義，抽象類就是抽象的類，抽象是相對於具體而言的，一般而言，具體類有直接對應的對象，而抽象類沒有，它表達的是抽象概念，一般是具體類的比較上層的父類。

比如說，狗是具體對象，而動物則是抽象概念，櫻桃是具體對象，而水果則是抽象概念，正方形是具體對象，而圖形則是抽象概念。下面我們通過一些例子來說明Java中的抽象類。

抽象方法和抽象類

之前我們介紹過圖形類Shape，它有一個方法draw()，Shape其實是一個抽象概念，它的draw方法其實並不知道如何實現，只有子類才知道。這種只有子類才知道如何實現的方法，一般被定義為抽象方法。

抽象方法是相對於具體方法而言的，具體方法有實現代碼，而抽象方法只有聲明，沒有實現，上節介紹的接口中的方法就都是抽象方法。

抽象方法和抽象類都使用abstract這個關鍵字來聲明，語法如下所示：

public abstract class Shape {
    // ... 其他代碼
    public abstract void draw();
}

定義了抽象方法的類必須被聲明為抽象類，不過，抽象類可以沒有抽象方法。抽象類和具體類一樣，可以定義具體方法、實例變量等，它和具體類的核心區別是，抽象類不能創建對象(比如，不能使用new Shape())，而具體類可以。

抽象類不能創建對象，要創建對象，必須使用它的具體子類。一個類在繼承抽象類后，必須實現抽象類中定義的所有抽象方法，除非它自己也聲明為抽象類。圓類的實現代碼，如下所示：

public class Circle extends Shape {
    //...其他代碼
    
    @Override
    public void draw() {
        // ....
    }
}

圓實現了draw()方法。與接口類似，抽象類雖然不能使用new，但可以聲明抽象類的變量，引用抽象類具體子類的對象，如下所示：

Shape shape = new Circle();
shape.draw();

shape是抽象類Shape類型的變量，引用了具體子類Circle的對象，調用draw方法將調用Circle的draw代碼。

為什么需要抽象類？

抽象方法和抽象類看上去是多余的，對於抽象方法，不知道如何實現，定義一個空方法體不就行了嗎，而抽象類不讓創建對象，看上去只是增加了一個不必要的限制。

引入抽象方法和抽象類，是Java提供的一種語法工具，對於一些類和方法，引導使用者正確使用它們，減少被誤用。

使用抽象方法，而非空方法體，子類就知道他必須要實現該方法，而不可能忽略。

使用抽象類，類的使用者創建對象的時候，就知道他必須要使用某個具體子類，而不可能誤用不完整的父類。

無論是寫程序，還是平時做任何別的事情的時候，每個人都可能會犯錯，減少錯誤不能只依賴人的優秀素質，還需要一些機制，使得一個普通人都容易把事情做對，而難以把事情做錯。抽象類就是Java提供的這樣一種機制。

抽象類和接口

抽象類和接口有類似之處，都不能用於創建對象，接口中的方法其實都是抽象方法。如果抽象類中只定義了抽象方法，那抽象類和接口就更像了。但抽象類和接口根本上是不同的，一個類可以實現多個接口，但只能繼承一個類。

抽象類和接口是配合而非替代關系，它們經常一起使用，接口聲明能力，抽象類提供默認實現，實現全部或部分方法，一個接口經常有一個對應的抽象類。

比如說，在Java類庫中，有：

Collection接口和對應的AbstractCollection抽象類
List接口和對應的AbstractList抽象類
Map接口和對應的AbstractMap抽象類

對於需要實現接口的具體類而言，有兩個選擇，一個是實現接口，自己實現全部方法，另一個則是繼承抽象類，然后根據需要重寫方法。

繼承的好處是復用代碼，只重寫需要的即可，需要寫的代碼比較少，容易實現。不過，如果這個具體類已經有父類了，那就只能選擇實現接口了。

我們以一個例子來進一步說明這種配合關系，還是用前面兩節中關於add的例子，上節引入了IAdd接口，代碼如下：

public interface IAdd {
    void add(int number);
    void addAll(int[] numbers);
}

我們實現一個抽象類AbstractAdder，代碼如下：

public abstract class AbstractAdder implements IAdd {
    @Override
    public void addAll(int[] numbers) {
        for(int num : numbers){
            add(num);
        }
    }
}

這個抽象類提供了addAll方法的實現，它通過調用add方法來實現，而add方法是一個抽象方法。

這樣，對於需要實現IAdd接口的類來說，它可以選擇直接實現IAdd接口，或者從AbstractAdder類繼承，如果繼承，只需要實現add方法就可以了。這里，我們讓原有的Base類繼承AbstractAdder，代碼如下所示：

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<MAX_NUM){
            arr[count++] = number;    
        }
    }
}