Java 里的 abstract 和 final 关键字

今天药忘吃喽~ 2022-09-20 15:09 125阅读 0赞

## 一. abstract ##

abstract 的中文意思就是抽象的, 所谓抽象就是这个东西在现实里不存在, 也就是不能直接实例化的意思.

abstract 可以修饰类, 类的方法

### 1.1 abstract 修饰 类. ###

现实中有一些类是不应该实例化的. 例如

植物

/          \\

开花植物  蕨类

/               \\

裸子植物   被子植物

/       \\

苹果     芒果

上面那个简单的类结构体中,  前面3层都是抽象的, 在自然界没有现实的对象存在, 所以在面向过程中应该把它们设为抽象类.

只有下面的若干层派生类才应该可以被实例化.

也可以看出, 抽象类一般是类族的最上面若干层.

看下面的例子.

abstract class Abs_A1{
    	int id;
    	String name;	
    	abstract void print();
    }
    
    
    class A2 extends Abs_A1{
    	void print(){
    		System.out.printf("A2\n");
    	}	
    }
    
    abstract class Abs_A3 extends A2{
    	abstract void print();	
    }
    
    public class Abstract_1{
    	public static void f(){
    		//Abs_A1 a1 = new Abs_A1();   //error
    		A2 a2 = new A2(); //ok
    		//Abs_A3 a3 = new Abs_A3() //error
    
    		Abs_A1 a1 = new A2(); //ok,  
    		a1.print();
    	}
    }

上面定义了2个抽象类A1,A3,   1个非抽象类A2.   它们的关系是 A1 派生出 A2, A2 派生出 A3.

然后我们来从下面的f() 函数里分析一下抽象类的实现.

### 1.1.1  抽象类不能直接实例化 ###

这个很明显了, 上面的例子里尝试直接实例化, 都会编译失败.

### 1.1.2  非抽象类可以派生出抽象类 ###

例如上面A2 派生出Abs\_A3

### 1.1.3  抽象类一般和多态技术相结合 ###

Abs_A1 a1 = new A2(); //ok,  
    a1.print();

看上面两句,  虽然定义了1个Abs\_A1 的引用, 但是它指向了它的派生类的实例化对象,  这样虽然a1 是1个抽象类的引用, 但是它仍然可以调用派生类重写后的方法.

这个就是多态的关键点之一.

### 1.2 abstract 修饰方法. ###

abstract 修饰一个方法就是表示这个方法是一个抽象方法, 所谓抽象方法就是没有方法体的函数.  也就是必须在派生类中重写后才能调用.

例子:

abstract class Abs_A4{
    	int id;
    	String name;
    	public Abs_A4(int id, String name){  //abstract class can have non-abstract function.
    		this.id = id;
    		this.name = name;
    	}
    
    	public abstract void print();  //abstract function, with no function body, must have symbol ";"
    
    	public static void print2(){
    		System.out.print("A4:function print2\n");	
    	}
    
    	//cannot use "private" & "abstract" togethe
    	//private abstract void print3();
    
    	// cannot use "static" & "abstract" together
    	//public static abstract void print3();
    }
    
    class A5 extends Abs_A4{
    	public A5(int id, String name){
    		super(id, name);
    	}
    
    	//note: must subclass must overwrite all the abstract function of it's superclass
    	public void print(){  //overwrite superclass' abstract function
    		System.out.printf("A5: id is %d, name is %s\n", id, name);
    	}
    
    	//error!  cannot define an abstract function in a non-abstract class
    	//public abstract void print4();
    
    
    }
    
    
    public class Abstract_2{
    	public static void f(){
    		Abs_A4 a4 = new A5(1, "Jack");
    		a4.print();
    
    	}
    }

上面定义了1个抽线类Abs\_A4 和非抽象类 A5,  下面就利用上面的例子列出抽象方法的一些特性.

### 1.2.1  抽象方法不能包含函数体, 而且要用分号结尾 ###

例如上面的类Abs\_A4 里的

public abstract void print();

### 1.2.2  一个抽象类可以存在非抽象方法 ###

例如上面的类Abs\_A4的构造方法就是非抽象的.

### 1.2.3  抽象方法不能存在与非抽象类中 ###

例如上面例子这例子中:

//error!  cannot define an abstract function in a non-abstract class
    //public abstract void print4();

这句是错误的, 因为尝试在非抽象类A5中定义1个抽象方法, 必须注释掉

也就说, 如果1个类只要存在1个抽象方法, 那么它必须是抽象类.

### 1.2.4  如果1个非抽象的派生类继承1个抽象类, 那么这个非抽象类必须重写所有它的抽象超类的所有抽象方法 ###

例如上面的例子中, Abs\_A4里存在1个抽象方法print(), 如何非抽象类A5 继承 Abs\_A4, 则A5 必须重写print(), 否则编译失败.

其实这跟上面的1.2.3 特征是同一道理,  也就是: 非抽象类不能存在抽象方法!

### 1.2.5  不能用private 修饰抽象方法. ###

Java里, private修饰的成员是能被子类隐藏继承的.   **但是private修饰的方法不能被继承**.

如果1个超类存在1个private方法f(),   子类再定义1个同名方法f(),  那么这个两个方法只是简单的同名方法, 并没有继承关系.

所以如果在一个抽象超类定义1个private abstract 方法, 那么非抽象子类则无法继承这个方法, 也就是说无法重写了.

所以Java里是不允许private 和 abstract 同时使用修饰1个方法的.  编译会失败.

实际上private 方法都是final 方法, 下面会提到.

### 1.2.6  不能用static 修饰抽象方法. ###

static 方法是属于类本身的方法.  而且static 方法不需要实例化就可以调用, 如果定义1个static抽象方法, 那么直接用利用类名来调用这个方法就很奇怪了, 因为抽象方法没有函数体啊.

现实中理解:

假如1个植物类族,  那么植物就是抽象类.

重量, 体积 这些可以定作为成员, 可以被所有子类继承.

繁殖可以定为抽象方法, 因为各种植物的繁殖方法很多种, 由各个子类重写.

求重量, 求体积的方法可以定义成公共可继承方法.  因为这些方法的函数体基本不变.

一些公式转换, 例如光合作用的公式可以定义成静态方法, 这些方法不必实例化就可以使用.

至于抽象静态方法,  本人觉得现实中还是存在的, 例如高等植物和低等植物(蓝藻等)的RNA/DNA 合成公式可能不同, 有必要重写.    但是JAVA中不允许抽象静态方法的存在, 原因上面已经提到.

### 1.3 abstract 不允许修饰成员. ###

原因也很简单啦, 因为成员是没有重写这个概念的.

也即系讲, java中冇抽象成员这个概念.

## 二. final ##

### 2.1 final 修饰 类. ###

final 修饰类则表示这个类是1个无法被继承的类, 也就是在类族树中最底层的类,  如果你不想1个类被派生出子类, 那么可以用final 来修饰这个类.

下面例子:

package Object_kng.Final_kng;
    
    final class Fnl_A8{
    	int id;
    	String name;
    
    	public void print(){
    
    	}
    }
    
    //class A9 extends Fnl_A8{   //error. cannot inherit a final class
    class A9{
    	int id;
    	String name;
    	public void print(){
    		System.out.printf("A5: id is %d, name is %s\n", id, name);	
    	}
    }
    
    
    public class Final_1{
    	public static void f(){
    
    	}
    }

上面的Fnl\_A8 是1个最终类,   当A9尝试继承Fnl\_A8 会编译失败..

没什么特别要注意的地方.

### 2.2 final 修饰方法 ###

Final 修饰1个方法表示这个方法是无法被派生类重写.   如果你希望1个方法不再被其派生类重写, 可以用final来修饰这个方法.

下面例子:

class A10{
    	int id;
    	String name;
    
    	public final void print(){
    		System.out.printf("A10: id is %d, name is %s\n", id, name);	
    	}
    
    	public final static void print2(){
    		System.out.printf("A10:print2\n");
    	}
    
    	private void print3(){  // Java will treat all the private mothods as final methods
    		System.out.printf("A10:print3\n");
    	}
    }
    
    class A11 extends A10{
    	//error ,  final method cannot be overwrited in subclasses 
    	//public void print(){
    
    	//}
    
    	public void print3(){ // it's not overwriting superclass's print3, another mother
    	                                 //have a same name with superclass's print3
    		System.out.printf("A11:print3\n");
    	}
    }
    
    
    public class Final_2{
    	public static void f(){
    		A11 a11 = new A11();
    		a11.id = 1;
    		a11.name = "jack";	
    		a11.print();
    		a11.print2(); //  A10:print2
    		a11.print3(); //  A11:print3
    	}
    }

上面定义两个类其中A11 继承 A10

下面分析下fina方法的一些特征

### 2.2.1 final方法可以被子类继承, 但是不能重写. ###

这个是最基本的了, 如上面A10 的方法 print 和 print2.

### 2.2.2 final类里可以定义final方法. ###

编译会通过, 但是final类不能被继承, 所以里面定义final无业务上的意义. 但是貌似会轻微加快编译和运行速度.

### 2.2.3 final 和 abstract 关键字不能一齐使用 ###

也就是无论类或方法, 都不能同时是抽象的也是final的.

### 2.2.4 private方法会被认为是final方法. ###

也就是说private 方法不能被继承和重写.

但是还是有区别的, 如上面的例子,  A10 定义了1个public final 方法print().   当类A11尝试定义1个名字为print()  (同名同参数)的方法是, 编译会失败.

但是A10还定义了1个private方法print3().

**而A11 还是允许定义1个名字叫print3()的方法的, 这不过这两个print3()方法不是重写关系, 只是简单的重名.**

### 2.3 final 修饰成员 ###

final修饰成员or变量就表示这是1个常变量,  相当c/c++ 的const 常量.

final成员必须赋值且只能赋一次值. 但是 **默认赋值**并不是真正的赋值.

这里所谓的默认赋值是指  int  i；  i的默认值就是0, 但是final成员不允许这样赋值

也就是说 final成员允许两种赋值,  1是定义成语时同时赋值.   2是在构造函数中赋值.

例子:

class A12{
    	final int id;
    	final int id2 = 2;
    	//final int id3; //error
    	public A12(int id){
    		this.id = id;
    		//this.id2 = 2; //error
    	}
    
    	public void f(){
    	 	//id2 = 2;  //error
    	}
    }
    
    public class Final_3{
    
    }

### 2.3.1  final变量必须赋值. ###

例如上面

//final int id3;   没有在定义时赋值, 也没有在构造函数中赋值,则编译失败.

### 2.3.2  final变量不能赋两次值 ###

例如上面的id2,  在定义时赋值了, 如果尝试在构造函数再次赋值则编译失败

### 2.3.3  final变量能在非构造方法赋值 ###

因为构造方法只会在实例化时执行一次, 而普通方法的执行次数是不定的.