Java 抽象类使用方法【非常详细】

男娘i 2022-06-03 01:43 232阅读 0赞

### 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
    
    }

**抽象类的特点：**

> 1，抽象方法一定在抽象类中。  
> 2，抽象方法和抽象类都必须被abstract关键字修饰。  
> 3，抽象类不可以用new创建和实例化对象。因为抽象类本身就是不完整的。  
> 4，抽象类中的抽象方法要被使用，必须由子类复写所有的抽象方法后，建立子类对象调用。  
> 如果子类只覆盖了部分抽象方法，那么该子类还是一个抽象类。

### ![Center][] ###

### 二、抽象类的使用 ###

**抽象类的注意事项：**

>  *  抽象类不能实例化 不能造对象（抽象类中一定也有构造器，用于创建子类对象时此构造器可以被调用）
>  *  抽象类中不一定有抽象方法，但是抽象方法一定存在于抽象类中
>  *  若子类重写了父类中所有的抽象方法，则意味着此子类方可进行实例化
>  *  若子类没有重写父类中所有的抽象方法，意味着此子类是一个抽象方法,且不能进行实例化
>  *  子类重写抽象方法 不光是直接父类的抽象方法 也包括间接父类的抽象方法

**抽象方法的注意事项：**

>  *  抽象方法一定存在于抽象类中，抽象方法没有方法体
>  *  子类如果继承了抽象类，且该子类不是一个抽象类，一定要重写抽象类中的所有方法

**范例：直接实例化抽象类的对象**

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.fun();//被子类所覆写的过的方法
        }
    }

运行结果：

Hello World !

**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
        }
    
    }

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();
        }
    
    }

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();
        }
    
    }

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();
        }
    
    }

运行结果：

Hello World !

（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();
        }
    }

运行结果：

Hello World !

### 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;
            }
        }
    }

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");
    
        }
    
    }

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);
        }
    
    }

运行结果：

机器人充电
    机器人工作
    人吃饭
    人睡觉
    人工作
    猪进食
    猪睡觉

所有的子类如果要想正常的完成操作，必须按照指定的方法进行覆写才可以，而这个时候抽象类所起的功能就是一个类定义模板的功能。

### 四、抽象类相关的设计模式 ###

**定义模板**

![这里写图片描述][SouthEast]

abstract class Person{
        private String name ;       // 定义name属性
        private int age ;           // 定义age属性
        public Person(String name,int age){
            this.name = name ;
            this.age = age ;
        }
        public String getName(){
            return this.name ;
        }
        public int getAge(){
            return this.age ;
        }
        public void say(){      // 人说话是一个具体的功能
            System.out.println(this.getContent()) ; // 输出内容
        }
        public abstract String getContent() ;   // 说话的内容由子类决定
    };
    class Student extends Person{
        private float score ;
        public Student(String name,int age,float score){
            super(name,age) ;   // 调用父类中的构造方法
            this.score = score ;
        }
        public String getContent(){
            return  "学生信息 --> 姓名：" + super.getName() + 
                    "；年龄：" + super.getAge() + 
                    "；成绩：" + this.score ;
        }
    };
    class Worker extends Person{
        private float salary ;
        public Worker(String name,int age,float salary){
            super(name,age) ;   // 调用父类中的构造方法
            this.salary = salary ;
        }
        public String getContent(){
            return  "工人信息 --> 姓名：" + super.getName() + 
                    "；年龄：" + super.getAge() + 
                    "；工资：" + this.salary ;
        }
    };
    public class AbstractCaseDemo02{
        public static void main(String args[]){
            Person per1 = null ;    // 声明Person对象
            Person per2 = null ;    // 声明Person对象
            per1 = new Student("张三",20,99.0f) ; // 学生是一个人
            per2 = new Worker("李四",30,3000.0f) ;    // 工人是一个人
            per1.say() ;    // 学生说学生的话
            per2.say() ;    // 工人说工人的话
        }
    };

**分析：**  
1，说话这个功能，正常的是个人都有这个功能，所以可以抽取出来，在Person这个类中，定义一个say（）方法，但是说话的内容，不同的类型的人讨论的话题不同，这个话题，不能写成具体的，需要定义成一个抽象的方法，在不同的子类中实现不同的内容。  
2，一个人，无论是工人还是学生或者其他什么人，想说话么，想说话，就覆写我的getContent（）方法，就是这样规定好了，这就是模板，

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 </tr> 
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 <td><a href="https://mikejun.blog.csdn.net/article/details/108253489" rel="nofollow">https://mikejun.blog.csdn.net/article/details/108253489</a></td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

[Center]: /images/20220603/9ac62a5ba2ea48b3b0e86af9f81bac29.png
[SouthEast]: /images/20220603/e3d533ab54164cef926b5a7d92b503a6.png
[2000_G]: https://mp.weixin.qq.com/s/sP4JgGWkCzpgwKr9sAV2_Q
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