Java中为什么要使用抽象类

一时失言乱红尘 2022-07-21 11:10 176阅读 0赞

抽象类　　抽象类与接口紧密相关。然接口又比抽象类更抽象，这主要体现在它们的差别上：1）类可以实现无限个接口，但仅能从一个抽象（或任何其他类型）类继承，从抽象类派生的类仍可实现接口，从而得出接口是用来解决多重继承问题的。2）抽象类当中可以存在非抽象的方法，可接口不能且它里面的方法只是一个声明必须用public来修饰没有具体实现的方法。3）抽象类中的成员变量可以被不同的修饰符来修饰，可接口中的成员变量默认的都是静态常量（static final）。4）这一点也是最重要的一点本质的一点"抽象类是对象的抽象，然接口是一种行为规范"。  
　　以上是它们本身的异同，下面再来从实际应用讲讲它们的异同！  
　　不同之处:  
　　 **1、定义 **  
　　抽象类表示该类中可能已经有一些方法的具体定义，但是接口就仅仅只能定义各个方法的界面(方法名，参数列表，返回类型)，并不关心具体细节。  
　　 **1、用法 **  
　　1）在继承抽象类时，必须覆盖该类中的每一个抽象方法，而每个已实现的方法必须和抽象类中指定的方法一样，接收相同数目和类型的参数，具有同样的返回值，这一点与接口相同。  
　　2）当父类已有实际功能的方法时，该方法在子类中可以不必实现，直接引用的方法，子类也可以重写该父类的方法（继承的概念）。  
　　3）而实现 (implement)一个接口（interface)的时候，是一定要实现接口中所定义的所有方法，而不可遗漏任何一个。  
　　4）另外，抽象类不能产生对象的，但可以由它的实现类来声明对象。  
　　有鉴于此，在实现接口时，我们也常写一个抽象类，来实现接口中的某些子类所需的通用方法，接着在编写各个子类时，即可继承该抽象类来使用，省去在每个都要实现通用的方法的困扰。

Java中为什么要使用抽象类

![icn_point.gif][] 悬赏分：0 - 解决时间：2008-11-25 20:41 提问者：  [水之心々][Link 1] -  [实习生 一级][Link 2] 最佳答案

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最简单的说法也是最重要的理由：接口和实现分离有点长 [http://www.soft6.com/tech/11/119126.html][http_www.soft6.com_tech_11_119126.html] 在Java语言中， abstract class 和interface 是支持抽象类定义的两种机制。正是由于这两种机制的存在，才赋予了Java强大的 面向对象能力。abstract class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性，甚至可以相互替换，因此很多开发者在进 行抽象类定义时对于abstract class和interface的选择显得比较随意。其实，两者之间还是有很大的区别的，对于它们的选择甚至反映出对 于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。本文将对它们之间的区别进行一番剖析，试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。 理解抽象类 abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类(本文 中的抽象类并非从abstract class翻译而来，它表示的是一个抽象体，而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法， 请读者注意区分)定义的，那么什么是抽象类，使用抽象类能为我们带来什么好处呢? 在 面向对象的概念中，我们知道所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来却不是这样。并不是 所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、 设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象。比如：如果我们进行一个图形编辑软件的开发，就会发现问题领域存在着圆、 三角形这样一些具体概念，它们是不同的，但是它们又都属于形状这样一个概念，形状这个概念在问题领域是不存在的，它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念 在问题领域没有对应的具体概念，所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。 在面向对象领域，抽象类主要用来进行类型隐藏。 我们可以构造出一个固定的一组行为的抽象描 述，但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类，而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可以操作一个 抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体，因此它可以是不允许修改的;同时，通过从这个抽象体派生，也可扩展此模块的行为功能。熟悉OCP的读者一定知 道，为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle)，抽象类是其中的关键所在。 从语法定义层面看abstract class 和 interface 在语法层面，Java语言对于abstract class和interface给出了不同的定义方式，下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。 使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下： abstract class Demo\{ abstract void method1(); abstract void method2(); … ｝ 使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下： interface Demo\{ void method1(); void method2(); … \} 在abstract class方式中，Demo可以有自己的数据成员，也可以有非 abstract的成员方法，而在interface方式的实现中，Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员(也就是必须是static final 的，不过在interface中一般不定义数据成员)，所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说，interface是一种特殊形式的 abstract class。 从编程的角度来看，abstract class和interface都可以用来实现 "design by contract" 的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。 首先，abstract class 在 Java 语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系(因为Java不支持多继承 -- 转注)。但是，一个类却可以实现多个interface。也许，这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。 其次，在abstract class的定义中，我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中，方法却不能拥有默认行为，为了绕过这个限制，必须使用委托，但是这会增加一些复杂性，有时会造成很大的麻烦。 在 接口中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题，那就是可能会造成维护上的麻烦。因 为如果后来想修改类的界面(一般通过 abstract class 或者interface来表示)以适应新的情况(比如，添加新的方法或者给已用的方法中添 加新的参数)时，就会非常的麻烦，可能要花费很多的时间(对于派生类很多的情况，尤为如此)。但是如果界面是通过abstract class来实现的，那 么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。 同样，如果不能在抽象类中定义默认行为，就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中，违反了 "one rule，one place" 原则，造成代码重复，同样不利于以后的维护。因此，在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。 从设计理念层面看 abstract class 和 interface 上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区 别，这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本小节将从另一个层面：abstract class和interface所反映出的设计理念，来分析一下二者的区别。作者认为，从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。 前面已经提到过，abstract class在Java语言中体现了一种继承关系，要想使得 继承关系合理，父类和派生类之间必须存在"is-a"关系，即父类和派生类在概念本质上应该是相同的。对于interface来说则不然，并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的， 仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使论述便于理解，下面将通过一个简单的实例进行说明。 考虑这样一个例子，假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念，该Door具有执行两个动作open和close，此时我们可以通过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型，定义方式分别如下所示： 使用abstract class方式定义Door： abstract class Door\{ abstract void open(); abstract void close(); \} 使用interface方式定义Door： interface Door\{ void open(); void close(); \} 其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract class和interface没有大的区别。 如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢(在本例中， 主要是为了展示 abstract class 和interface 反映在设计理念上的区别，其他方面无关的问题都做了简化或者忽略)?下面将罗列出可能的解 决方案，并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。 解决方案一： 简单的在Door的定义中增加一个alarm方法，如下： abstract class Door\{ abstract void open(); abstract void close(); abstract void alarm(); \} 或者 interface Door\{ void open(); void close(); void alarm(); \} 那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下： class AlarmDoor extends Door\{ void open()\{…\} void close()\{…\} void alarm()\{…\} \} 或者 class AlarmDoor implements Door\{ void open()\{…\} void close()\{…\} void alarm()\{…\} ｝ 这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则 ISP (Interface Segregation Principle)，在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念"报警器"的行为方 法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会因为"报警器"这个概念的改变(比如：修改alarm方法的参数)而改变，反 之依然。 解决方案二： 既然open、close和alarm属于两个不同的概念，根据ISP原则应该把它们分别定 义在代表这两个概念的抽象类中。定义方式有：这两个概念都使用 abstract class 方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念 使用 abstract class 方式定义，另一个概念使用interface方式定义。 显然，由于Java语言不支持多重继承，所以两个概念都使用abstract class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的，但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。我们一一来分析、说明。 如果两个概念都使用interface方式来定义，那么就反映出两个问题：1、我们可能没有 理解清楚问题领域，AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器?2、如果我们对于问题领域的理解没有问题，比如：我们通过对于问题领域的分 析发现AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的，那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图，因为在这两个概念的定义上(均使用 interface方式定义)反映不出上述含义。 如果我们对于问题领域的理解是：AlarmDoor在概念本质上是Door，同时它有具有报 警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢?前面已经说过，abstract class在Java语言中表示一种继承关系，而继承关系 在本质上是"is-a"关系。所以对于Door这个概念，我们应该使用abstarct class方式来定义。另外，AlarmDoor又具有报警功能，说 明它又能够完成报警概念中定义的行为，所以报警概念可以通过interface方式定义。如下所示： abstract class Door\{ abstract void open(); abstract void close(); \} interface Alarm\{ void alarm(); \} class Alarm Door extends Door implements Alarm\{ void open()\{…\} void close()\{…\} void alarm()\{…\} \} 这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解，正确的揭示我们的设计意图。其 实abstract class表示的是"is-a"关系，interface表示的是"like-a"关系，大家在选择时可以作为一个依据，当然这是建立在对问题领域的理解上的，比如：如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器，同时又具有Door的功能，那么上述的定义方式就要反过来了。 小结 1.abstract class 在 Java 语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系。但是，一个类却可以实现多个interface。 2.在abstract class 中可以有自己的数据成员，也可以有非abstarct的成员方法，而在interface中，只能够有静态的不能被修改的数据成员(也就是必须是static final的，不过在 interface中一般不定义数据成员)，所有的成员方法都是abstract的。 3.abstract class和interface所反映出的设计理念不同。其实abstract class表示的是"is-a"关系，interface表示的是"like-a"关系。 4.实现抽象类和接口的类必须实现其中的所有方法。抽象类中可以有非抽象方法。接口中则不能有实现方法。 5.接口中定义的变量默认是public static final 型，且必须给其初值，所以实现类中不能重新定义，也不能改变其值。 6.抽象类中的变量默认是 friendly 型，其值可以在子类中重新定义，也可以重新赋值。 7.接口中的方法默认都是 public,abstract 类型的。 结论 abstract class 和 interface 是 Java语言中的两种定义抽象类的方式，它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往反映出对于问题领域中的概 念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理，因为它们表现了概念间的不同的关系(虽然都能够实现需求的功能)。这其实也是语言的一种的惯用法，希望读者朋友能够细细体会。 **7**

回答者： [lydawen][] - [同进士出身 八级][Link 2]  ![offline.gif][] 2008-10-28 14:04

[我来评论>>][Link 4]提问者对于答案的评价：谢谢，很全面~~~~~~

收藏于 2009-11-22

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