Java抽象類，接口的概念和使用

1.抽象類

在自上而下的繼承層次結構中，位於上層的類更具有通用性，甚至可能更加抽象。從某種角度看，祖先類更加通用，它只包含一些最基本的成員，人們只將它作為派生其他類的基類，而不會用來創建對象。甚至，你可以只給出方法的定義而不實現，由子類根據具體需求來具體實現。

這種只給出方法定義而不具體實現的方法被稱為抽象方法，抽象方法是沒有方法體的，在代碼的表達上就是沒有“{}”。包含一個或多個抽象方法的類也必須被聲明為抽象類。

使用 abstract 修飾符來表示抽象方法和抽象類。

抽象類除了包含抽象方法外，還可以包含具體的變量和具體的方法。類即使不包含抽象方法，也可以被聲明為抽象類，防止被實例化。

抽象類不能被實例化，抽象方法必須在子類中被實現。請看下面的代碼：

public abstract class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("動物愛吃飯");
    }
    //抽象方法在抽象類中只能聲明，不能具體實現
    abstract void breath();
    void sleep() {
        System.out.println("動物在睡覺");
    }
}
 
public class tiger extends Animal {
    @Override
        //在此處實現抽象方法
    void breath() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("老虎在呼吸");
    }
}
 
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 錯誤，程序會報錯
        //報錯原因：抽象類不能進行實例化操作
        //Animal Tiger = new Animal();

        //只能用子類進行實例化
        Animal Tiger = new tiger();
        Tiger.breath();
        Tiger.eat();
        Tiger.sleep();
    }
}

運行結果： 

抽象類特點：

1.抽象類中不一定含有抽象方法；但抽象方法一定在抽象類中。
2.抽象類不具備實際功能，只能用於派生子類。
3.抽象類中可以包含構造函數，但是構造函數不能被聲明成抽象。抽象類中的成員方法包括一般方法和抽象方法。
4.抽象方法和抽象類都必須被abstract關鍵字修飾。
5.抽象類不可以用new創建對象，必須由子類復寫所有抽象方法后，建立子類對象調用。
6.抽象類中的抽象方法要被使用，必須要子類復寫所有的抽象方法后，建立子類調用。如果子類只復寫了部分抽象方法，那么該子類還是一個抽象類。
7.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）。

 

2.接口

在抽象類中，可以包含一個或多個抽象方法；但在接口(interface)中，所有的方法必須都是抽象的，不能有方法體，它比抽象類更加“抽象”。

接口使用 interface 關鍵字來聲明，可以看做是一種特殊的抽象類，可以指定一個類必須做什么，而不是規定它如何去做。

現實中也有很多接口的實例，比如說串口電腦硬盤，Serial ATA委員會指定了Serial ATA 2.0規范，這種規范就是接口。Serial ATA委員會不負責生產硬盤，只是指定通用的規范。

希捷、日立、三星等生產廠家會按照規范生產符合接口的硬盤，這些硬盤就可以實現通用化，如果正在用一塊160G日立的串口硬盤，現在要升級了，可以購買一塊320G的希捷串口硬盤，安裝上去就可以繼續使用了。

下面的代碼可以模擬Serial ATA委員會定義以下串口硬盤接口：

//串行硬盤接口
public interface SataHdd {
    //連接線的數量
    public static final int CONNECT_LINE=4;
    //寫數據
    public void writeData(String data);
    //讀數據
    public String readData();
}

注意：接口中聲明的成員變量默認都是 public static final 的，必須顯示的初始化。因而在常量聲明時可以省略這些修飾符。

接口是若干常量和抽象方法的集合，目前看來和抽象類差不多。確實如此，接口本就是從抽象類中演化而來的，因而除特別規定，接口享有和類同樣的“待遇”。比如，源程序中可以定義多個類或接口，但最多只能有一個public 的類或接口，如果有則源文件必須取和public的類和接口相同的名字。和類的繼承格式一樣，接口之間也可以繼承，子接口可以繼承父接口中的常量和抽象方法並添加新的抽象方法等。

但接口有其自身的一些特性，歸納如下。

1) 接口中只能定義抽象方法，這些方法默認為 public abstract 的，因而在聲明方法時可以省略這些修飾符。試圖在接口中定義實例變量、非抽象的實例方法及靜態方法，都是非法的。例如：

//串行硬盤接口
public interface SataHdd {
    //連接線的數量
    public static final int CONNECT_LINE=4;
    //寫數據
    public static void writeData(String data); //編譯出錯，接口中不能包含靜態方法
    //讀數據
    public String readData(){  
        return "數據";    //編譯出錯，接口中只能包含抽象方法，
    }
}

2) 接口中沒有構造方法，不能被實例化。

3) 一個接口不實現另一個接口，但可以繼承多個其他接口。接口的多繼承特點彌補了類的單繼承。例如：

//串行硬盤接口
public interface SataHdd extends A,B{
    //連接線的數量
    public static final int CONNECT_LINE=4;
    //寫數據
    public void writeData(String data); //編譯出錯，接口中不能包含靜態方法
    //讀數據
    public String readData();
}

public interface A {
    public void a();
}

public interface B {
    public void b();
}

為什么使用接口
大型項目開發中，可能需要從繼承鏈的中間插入一個類，讓它的子類具備某些功能而不影響它們的父類。例如 A -> B -> C -> D -> E，A 是祖先類，如果需要為C、D、E類添加某些通用的功能，最簡單的方法是讓C類再繼承另外一個類。但是問題來了，Java 是一種單繼承的語言，不能再讓C繼承另外一個父類了，只到移動到繼承鏈的最頂端，讓A再繼承一個父類。這樣一來，對C、D、E類的修改，影響到了整個繼承鏈，不具備可插入性的設計。

接口是可插入性的保證。在一個繼承鏈中的任何一個類都可以實現一個接口，這個接口會影響到此類的所有子類，但不會影響到此類的任何父類。此類將不得不實現這個接口所規定的方法，而子類可以從此類自動繼承這些方法，這時候，這些子類具有了可插入性。

我們關心的不是哪一個具體的類，而是這個類是否實現了我們需要的接口。

接口提供了關聯以及方法調用上的可插入性，軟件系統的規模越大，生命周期越長，接口使得軟件系統的靈活性和可擴展性，可插入性方面得到保證。

接口在面向對象的 Java 程序設計中占有舉足輕重的地位。事實上在設計階段最重要的任務之一就是設計出各部分的接口，然后通過接口的組合，形成程序的基本框架結構。

接口的使用
接口的使用與類的使用有些不同。在需要使用類的地方，會直接使用new關鍵字來構建一個類的實例，但接口不可以這樣使用，因為接口不能直接使用 new 關鍵字來構建實例。

接口必須通過類來實現(implements)它的抽象方法，然后再實例化類。類實現接口的關鍵字為implements。

如果一個類不能實現該接口的所有抽象方法，那么這個類必須被定義為抽象方法。

不允許創建接口的實例，但允許定義接口類型的引用變量，該變量指向了實現接口的類的實例。

一個類只能繼承一個父類，但卻可以實現多個接口。

實現接口的格式如下：
修飾符 class 類名 extends 父類 implements 多個接口 {
實現方法
}
請看下面的例子：

//串行硬盤接口
public interface SataHdd{
    //連接線的數量
    public static final int CONNECT_LINE=4;
    //寫數據
    public void writeData(String data); //編譯出錯，接口中不能包含靜態方法
    //讀數據
    public String readData();
}

public interface fixHdd {
    // 維修地址
    String address = "北京市海淀區";
    // 開始維修
    boolean doFix();
}

public class SeagateHdd implements SataHdd, fixHdd {
    @Override
    public void writeData(String data) {
        System.out.println("寫入成功");
    }

    @Override
    public String readData() {
        return "數據";
    }

    @Override
    public boolean doFix() {
        return true;
    }
}

public class SamsungHdd implements SataHdd {
    @Override
    public void writeData(String data) {
        System.out.println("寫入成功");
    }

    @Override
    public String readData() {
        return "數據";
    }
}

public abstract class XXHdd implements SataHdd{
    @Override
    public String readData() {
        return "數據";
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        SataHdd sh1=new SeagateHdd(); //初始化希捷硬盤
        SataHdd sh2=new SamsungHdd(); //初始化三星硬盤
    }
}

接口作為類型使用

接口作為引用類型來使用，任何實現該接口的類的實例都可以存儲在該接口類型的變量中，通過這些變量可以訪問類中所實現的接口中的方法，Java 運行時系統會動態地確定應該使用哪個類中的方法，實際上是調用相應的實現類的方法。

示例如下：

public class B implements A {
    public int doSth() {
        System.out.println("now in B");
        return 123;
    }
}

public interface A {
    public int doSth();
}

public class Demo {

    public void test1(A a) {
        a.doSth();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo d = new Demo();
        A a = new B();
        d.test1(a);
    }
}

運行結果：

大家看到接口可以作為一個類型來使用，把接口作為方法的參數和返回類型。