【Java學習筆記之二十一】抽象類在Java繼承中的用法小結

一、抽象類的基本概念

普通類是一個完善的功能類，可以直接產生實例化對象，並且在普通類中可以包含有構造方法、普通方法、static方法、常量和變量等內容。而抽象類是指在普通類的結構里面增加抽象方法的組成部分。

那么什么叫抽象方法呢？在所有的普通方法上面都會有一個“{}”，這個表示方法體，有方法體的方法一定可以被對象直接使用。而抽象方法，是指沒有方法體的方法，同時抽象方法還必須使用關鍵字abstract做修飾。

而擁有抽象方法的類就是抽象類，抽象類要使用abstract關鍵字聲明。

范例：定義一個抽象類

abstract class A{//定義一個抽象類

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

    public abstract void print();//抽象方法，沒有方法體，有abstract關鍵字做修飾

}

二、抽象類的使用

我們先看范例。
范例：直接實例化抽象類的對象

abstract class A{//定義一個抽象類

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

    public abstract void print();//抽象方法，沒有方法體，有abstract關鍵字做修飾

}

public class TestDemo {

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

運行：

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

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

從上可知，A是抽象的，無法直接進行實例化操作。為什么不能直接實例化呢？當一個類實例化之后，就意味着這個對象可以調用類中的屬性或者放過了，但在抽象類里存在抽象方法，而抽象方法沒有方法體，沒有方法體就無法進行調用。既然無法進行方法調用的話，又怎么去產生實例化對象呢。

抽象類的使用原則如下：
（1）抽象方法必須為public或者protected（因為如果為private，則不能被子類繼承，子類便無法實現該方法），缺省情況下默認為public；
（2）抽象類不能直接實例化，需要依靠子類采用向上轉型的方式處理；
（3）抽象類必須有子類，使用extends繼承，一個子類只能繼承一個抽象類；
（4）子類（如果不是抽象類）則必須覆寫抽象類之中的全部抽象方法（如果子類沒有實現父類的抽象方法，則必須將子類也定義為為abstract類。）；

范例：

abstract class A{//定義一個抽象類

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

    public abstract void print();//抽象方法，沒有方法體，有abstract關鍵字做修飾

}
//單繼承
class B extends A{//B類是抽象類的子類，是一個普通類

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

}
public class TestDemo {

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

        a.fun();//被子類所覆寫的過的方法
    }
}

運行結果：

Hello World !

現在就可以清楚的發現：
（1）抽象類繼承子類里面有明確的方法覆寫要求，而普通類可以有選擇性的來決定是否需要覆寫；
（2）抽象類實際上就比普通類多了一些抽象方法而已，其他組成部分和普通類完全一樣；
（3）普通類對象可以直接實例化，但抽象類的對象必須經過向上轉型之后才可以得到。

雖然一個類的子類可以去繼承任意的一個普通類，可是從開發的實際要求來講，普通類盡量不要去繼承另外一個普通類，而是去繼承抽象類。

三、抽象類的使用限制

（1）抽象類中有構造方法么？
由於抽象類里會存在一些屬性，那么抽象類中一定存在構造方法，其存在目的是為了屬性的初始化。
並且子類對象實例化的時候，依然滿足先執行父類構造，再執行子類構造的順序。

范例如下：

abstract class A{//定義一個抽象類

    public A(){
        System.out.println("*****A類構造方法*****");
    }

    public abstract void print();//抽象方法，沒有方法體，有abstract關鍵字做修飾

}
//單繼承
class B extends A{//B類是抽象類的子類，是一個普通類

    public B(){
        System.out.println("*****B類構造方法*****");
    }

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

}
public class TestDemo {

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

}

執行結果：

*****A類構造方法*****
*****B類構造方法*****

（2）抽象類可以用final聲明么？
不能，因為抽象類必須有子類，而final定義的類不能有子類；

（3）抽象類能否使用static聲明？
先看一個關於外部抽象類的范例：

static abstract class A{//定義一個抽象類

    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();//向上轉型
        a.print();
    }

}

執行結果

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)

再看一個關於內部抽象類：

abstract class A{//定義一個抽象類

    static abstract class B{//static定義的內部類屬於外部類
        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();//向上轉型
        ab.print();
    }

}

執行結果：

**********

由此可見，外部抽象類不允許使用static聲明，而內部的抽象類運行使用static聲明。使用static聲明的內部抽象類相當於一個外部抽象類，繼承的時候使用“外部類.內部類”的形式表示類名稱。

（4）可以直接調用抽象類中用static聲明的方法么？
任何時候，如果要執行類中的static方法的時候，都可以在沒有對象的情況下直接調用，對於抽象類也一樣。
范例如下：

abstract class A{//定義一個抽象類

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

}

public class TestDemo {

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

}

運行結果：

Hello World !

（5）有時候由於抽象類中只需要一個特定的系統子類操作，所以可以忽略掉外部子類。這樣的設計在系統類庫中會比較常見，目的是對用戶隱藏不需要知道的子類。
范例如下：

abstract class A{//定義一個抽象類
    public abstract void print();

    private static class B extends A{//內部抽象類子類

        public void print(){//覆寫抽象類的方法
            System.out.println("Hello World !");
        }
    }

    //這個方法不受實例化對象的控制
    public static A getInstance(){
        return new B();
    }

}

public class TestDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //此時取得抽象類對象的時候完全不需要知道B類這個子類的存在
        A a = A.getInstance();
        a.print();
    }
}

運行結果：

Hello World !

四、抽象類的應用——模板設計模式

例如，現在有三類事物：
（1）機器人：充電，工作；
（2）人：吃飯，工作，睡覺；
（3）豬：進食，睡覺。
現要求實現一個程序，可以實現三種不同事物的行為。

先定義一個抽象行為類：

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;
        }
    }
}

定義一個機器人的類：

public class Robot extends Action{

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

    }

    @Override
    public void sleep() {

    }

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

    }

}

定義一個人的類：

public class Human extends Action{

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

    }

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

    }

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

    }

}

定義一個豬的類：

public class Pig extends Action{

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("豬進食");

    }

    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("豬睡覺");

    }

    @Override
    public void work() {


    }

}

測試主類：

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);
    }

}

運行結果：

機器人充電
機器人工作
人吃飯
人睡覺
人工作
豬進食
豬睡覺

所有的子類如果要想正常的完成操作，必須按照指定的方法進行覆寫才可以，而這個時候抽象類所起的功能就是一個類定義模板的功能。