Java 接口與抽象類方式實現類的擴展

neroneroffy 發布于2019-08-16 13:27 / 2815人閱讀

摘要：子類繼承抽象類，并具體實現方法。抽象類的使用區別于具體類，抽象類無法直接創建抽象類對象，但是可以聲明抽象類的變量，引用抽象類對應具體子類對象。接口優于抽象類中討論到一條規則接口優于抽象類。接口聲明能力，抽象類提供默認實現全部或部分方法。

接口

類，強調數據類型（自定義）的概念，在一些情況下，并不能反映對象以及對象操作的本質。有時我們關注的并非對象的類型，而是對象的能力。

接口聲明一組功能，作為協議（約定），但是自身不去實現功能方法。接口形式的交互涉及兩方對象：一方實現接口，另一方使用接口，雙方并不直接依賴，而是針對接口編程。

接口定義

接口定義即聲明方法，制定功能協議。

Java 使用 interface 關鍵字聲明接口，修飾符一般采用 public。
接口內部聲明方法時，通常不需要加修飾符，默認視為 public abstract。

接口實現

類可以實現接口，表示類的對象具有接口（協議）制定的功能。

Java 使用 implements 關鍵字實現接口。
實現接口必須實現接口中聲明的所有方法。

public interface Printable {
    void print();
}

public class A6 implements Printable {
    public void print() {
        System.out.println("Hello");
    }

    public static void main(String args[]) {
        A6 obj = new A6();
        obj.print();
    }
}

接口擴展

接口可以擴展另一個接口甚至多個接口，其方式與類可以擴展（繼承）另一個類的方式相同，使用 extends 關鍵字，但是類的繼承限制為單繼承。

public interface BallGame extends Sport, Match {}

類的繼承與接口實現可以共存，并且類可以實現多個接口，從某種形式上構成多繼承結構。

public class Football extends Ball implements Sport, Match {}

等價于：

public class Football extends Ball implements BallGame {}

接口使用

與類不同，無法直接 new 創建接口對象，但是可以聲明接口類型的變量，引用實現了接口的類對象。

public interface Printable {
    void print();
}

public class Main {
    public static void main(String args[]) {
        Printable obj = new Printable() {
            @Override
            public void print() {
                System.out.println("Hello");
            }
        }
        obj.print();
    }
}

上述代碼看似創建接口對象，實則創建匿名內部類對象，由其實現接口。

接口有時更能反映出對象的本質（能力，一組功能協議）。所謂針對接口編程，使用接口而非具體實現接口的類型，統一處理不同類型對象，旨在降低耦合性，提高靈活性。當然，接口本身由于沒有代碼實現，并沒有太大用處，需要依賴具體實現，才能生效。

抽象類

抽象類，顧名思義抽象的類，一般代表多個具體類（子類）上層公共的父類，作為基類統一調用接口（方法）。

抽象類的意義

抽象方法和抽象類密不可分，抽象方法是將來作為統一接口調用，而目前不知道如何實現的方法，只有通過子類重寫方法才能具體實現功能。

抽象類 Animal 定義 sound() 方法作為統一接口調用，因為無法確定 sound() 方法該如何具體實現，Java 使用 abstract 關鍵字聲明方法為抽象方法，無需定義方法體。子類 Dog 繼承抽象類 Animal，并具體實現 sound() 方法。

//abstract parent class
abstract class Animal {
    //abstract method
    public abstract void sound();
}

//Dog class extends Animal class
public class Dog extends Animal {

    public void sound() {
        System.out.println("Woof");
    }

    public static void main(String args[]) {
        Animal obj = new Dog();
        obj.sound();
    }
}

抽象類的使用

區別于具體類，抽象類無法直接 new 創建抽象類對象，但是可以聲明抽象類的變量，引用抽象類對應具體子類對象。

定義了抽象方法的類必須聲明為抽象類，但是抽象類可以沒有抽象方法。

抽象類和具體類一樣，可以定義并實現具體方法，實例變量等。

一個類在繼承抽象類后，必須實現抽象類的所有抽象方法，除非類自己也聲明為抽象類。

抽象類介于接口和類之間。

接口與抽象類的區別及應用場景

相同點

無法創建對象（實例化）

抽象方法由具體類實現（統一接口）

作為引用變量指向具體類對象（多態性）

不同點

對比條件	接口	抽象類
構造器	不存在	可以有
具體方法	不存在	可以有
實例變量	不存在	可以有
“多繼承”	支持	不支持

接口 = 純抽象類（所有方法都是抽象方法）

應用場景

考慮多態性、統一接口調用的同時，需要實例變量、帶有默認實現的具體方法，使用抽象類。
聲明一組方法，卻又不想每個具體類都實現所有方法，可以使用抽象類，借助空方法，交由具體類自行決定重寫其感興趣的方法。
具體類已經有父類，受 Java 限制只允許單繼承，只能選擇通過實現接口方式擴展類。

接口優于抽象類

《Effective Java》中討論到一條規則：“接口優于抽象類”?；谌缦抡摂啵?/p>

現有的類可以很容易被更新，以實現新的接口。
一般來說，無法更新現有的類來擴展新的抽象類。如果希望讓兩個類擴展同一個抽象類，就必須把抽象類放到類型層次的高處，這樣會間接地傷害到類層次，迫使這個公共祖先的所有子類都擴展這個新的抽象類。

接口是定義 mixin（混合類型）的理想選擇。
混合類型除了自身類型之外，還可以提供某些可選擇的行為。例如，實現 Comparable 接口的實例之間可以相互比較。

接口允許我們構造非層次結構的類型框架。
類型層次對于組織某些事物是非常合適的，但是并非所有事物都能被整齊地組織成一個嚴格的層次結構。類層次過于臃腫缺乏靈活性，通過接口擴展行為，一定程度上模擬多重繼承。

P.S. Java 限制只允許單繼承，即類不可能有一個以上的父類。

規則存在例外，即當演變的容易性比靈活性和功能更為重要的時候，應該使用抽象類來定義類型。抽象類的演變比接口的演變要容易得多，當在抽象類中增加新的具體方法，它包含合理的默認實現，該抽象類的所有現有實現都將提供這個新的方法。接口一旦被公開發行，并且已被廣泛實現，再想改變這個接口幾乎是不可能的。當在公有接口中增加方法，不可避免破壞實現這個接口的所有現有的類。

書中建議程序員為“每個重要接口都提供一個抽象的骨架實現（skeletal implementation）類，把接口和抽象類的優點結合起來。接口的作用仍然是定義類型，但是骨架實現類接管了所有與接口實現相關的工作。”

Java 類庫中存在許多一個接口對應一個抽象類的設計，例如：Collection 接口與 AbstractCollection 抽象類、List 接口與AbstractList 抽象類...。

抽象類和接口是配合而非替代關系。接口聲明能力，抽象類提供默認實現（全部或部分方法）。

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