Java抽象类详解

oldzhoua 2019-03-14

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一、抽象类的基本概念

普通类是一个完善的功能类，可以直接产生实例化对象，并且在普通类中可以包含有构造方法、普通方法、static方法、常量和变量等内容。而抽象类是指在普通类的结构里面增加抽象方法的组成部分。

那么什么叫抽象方法呢？在所有的普通方法上面都会有一个“{}”，这个表示方法体，有方法体的方法一定可以被对象直接使用。而抽象方法，是指没有方法体的方法，同时抽象方法还必须使用关键字abstract做修饰。

而拥有抽象方法的类就是抽象类，抽象类要使用abstract关键字声明。

范例：定义一个抽象类

abstract class A{//定义一个抽象类		public void fun(){//普通方法		System.out.println('存在方法体的方法');	}		public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰	}

二、抽象类的使用

我们先看范例。
范例：直接实例化抽象类的对象

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类		public void fun(){//普通方法		System.out.println('存在方法体的方法');	}		public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰	}public class TestDemo {	public static void main(String[] args) {		A a = new A();	}}1
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运行：

Exception in thread 'main' java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 	Cannot instantiate the type A	at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:15)

从上可知，A是抽象的，无法直接进行实例化操作。为什么不能直接实例化呢？当一个类实例化之后，就意味着这个对象可以调用类中的属性或者放过了，但在抽象类里存在抽象方法，而抽象方法没有方法体，没有方法体就无法进行调用。既然无法进行方法调用的话，又怎么去产生实例化对象呢。

抽象类的使用原则如下：
（1）抽象方法必须为public或者protected（因为如果为private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法），缺省情况下默认为public；
（2）抽象类不能直接实例化，需要依靠子类采用向上转型的方式处理；
（3）抽象类必须有子类，使用extends继承，一个子类只能继承一个抽象类；
（4）子类（如果不是抽象类）则必须覆写抽象类之中的全部抽象方法（如果子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为为abstract类。）；

范例：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类		public void fun(){//普通方法		System.out.println('存在方法体的方法');	}		public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰	}//单继承class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类	@Override	public void print() {//强制要求覆写		System.out.println('Hello World !');	}	}public class TestDemo {	public static void main(String[] args) {		A a = new B();//向上转型				a.print();//被子类所覆写的过的方法	}}1
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运行结果：

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现在就可以清楚的发现：
（1）抽象类继承子类里面有明确的方法覆写要求，而普通类可以有选择性的来决定是否需要覆写；
（2）抽象类实际上就比普通类多了一些抽象方法而已，其他组成部分和普通类完全一样；
（3）普通类对象可以直接实例化，但抽象类的对象必须经过向上转型之后才可以得到。

虽然一个类的子类可以去继承任意的一个普通类，可是从开发的实际要求来讲，普通类尽量不要去继承另外一个普通类，而是去继承抽象类。

三、抽象类的使用限制

（1）抽象类中有构造方法么？
由于抽象类里会存在一些属性，那么抽象类中一定存在构造方法，其存在目的是为了属性的初始化。
并且子类对象实例化的时候，依然满足先执行父类构造，再执行子类构造的顺序。

范例如下：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类		public A(){		System.out.println('*****A类构造方法*****');	}	public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰	}//单继承class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类	public B(){		System.out.println('*****B类构造方法*****');	}		@Override	public void print() {//强制要求覆写		System.out.println('Hello World !');	}	}public class TestDemo {	public static void main(String[] args) {		A a = new B();//向上转型	}}1
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执行结果：

*****A类构造方法**********B类构造方法*****

（2）抽象类可以用final声明么？
不能，因为抽象类必须有子类，而final定义的类不能有子类；

（3）抽象类能否使用static声明？
先看一个关于外部抽象类的范例：

package com.wz.abstractdemo;static abstract class A{//定义一个抽象类		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();//向上转型		a.print();	}}1
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执行结果

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)

再看一个关于内部抽象类：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类		static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类		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();//向上转型		ab.print();	}}1
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执行结果：

**********

由此可见，外部抽象类不允许使用static声明，而内部的抽象类运行使用static声明。使用static声明的内部抽象类相当于一个外部抽象类，继承的时候使用“外部类.内部类”的形式表示类名称。

（4）可以直接调用抽象类中用static声明的方法么？
任何时候，如果要执行类中的static方法的时候，都可以在没有对象的情况下直接调用，对于抽象类也一样。
范例如下：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类		public static void print(){		System.out.println('Hello World !');	}	}public class TestDemo {	public static void main(String[] args) {		A.print();	}}1
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运行结果：

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（5）有时候由于抽象类中只需要一个特定的系统子类操作，所以可以忽略掉外部子类。这样的设计在系统类库中会比较常见，目的是对用户隐藏不需要知道的子类。
范例如下：

package com.wz.abstractdemo;abstract class A{//定义一个抽象类	public abstract void print();		private static class B extends A{//内部抽象类子类				public void print(){//覆写抽象类的方法			System.out.println('Hello World !');		}	}		//这个方法不受实例化对象的控制	public static A getInstance(){		return new B();	}	}public class TestDemo {	public static void main(String[] args) {				//此时取得抽象类对象的时候完全不需要知道B类这个子类的存在		A a = A.getInstance();		a.print();	}}1
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运行结果：

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四、抽象类的应用——模板设计模式

例如，现在有三类事物：
（1）机器人：充电，工作；
（2）人：吃饭，工作，睡觉；
（3）猪：进食，睡觉。
现要求实现一个程序，可以实现三种不同事物的行为。

先定义一个抽象行为类：

package com.wz.abstractdemo;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;		}	}}1
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定义一个机器人的类：

package com.wz.abstractdemo;public class Robot extends Action{	@Override	public void eat() {		System.out.println('机器人充电');			}	@Override	public void sleep() {			}	@Override	public void work() {		System.out.println('机器人工作');			}	}

定义一个人的类：

package com.wz.abstractdemo;public class Human extends Action{	@Override	public void eat() {		System.out.println('人吃饭');			}	@Override	public void sleep() {		System.out.println('人睡觉');			}	@Override	public void work() {		System.out.println('人工作');			}	}1
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定义一个猪的类：

package com.wz.abstractdemo;public class Pig extends Action{	@Override	public void eat() {		System.out.println('猪进食');			}	@Override	public void sleep() {		System.out.println('猪睡觉');			}	@Override	public void work() {					}	}

测试主类：

package com.wz.abstractdemo;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);	}}1
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