接口
类,强调数据类型(自定义)的概念,在一些情况下,并不能反映对象以及对象操作的本质。有时我们关注的并非对象的类型,而是对象的能力。
接口声明一组功能,作为协议(约定),但是自身不去实现功能方法。接口形式的交互涉及两方对象:一方实现接口,另一方使用接口,双方并不直接依赖,而是针对接口编程。
接口定义
接口定义即声明方法,制定功能协议。
Java 使用 interface
关键字声明接口,修饰符一般采用 public
。
接口内部声明方法时,通常不需要加修饰符,默认视为 public abstract
。
接口实现
类可以实现接口,表示类的对象具有接口(协议)制定的功能。
Java 使用 implements
关键字实现接口。
实现接口必须实现接口中声明的所有方法。
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();
}
}
接口扩展
接口可以扩展另一个接口甚至多个接口,其方式与类可以扩展(继承)另一个类的方式相同,使用 extends
关键字,但是类的继承限制为单继承。
public interface BallGame extends Sport, Match {}
类的继承与接口实现可以共存,并且类可以实现多个接口,从某种形式上构成多继承结构。
public class Football extends Ball implements Sport, Match {}
等价于:
public class Football extends Ball implements BallGame {}
接口使用
与类不同,无法直接 new 创建接口对象,但是可以声明接口类型的变量,引用实现了接口的类对象。
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();
}
}
上述代码看似创建接口对象,实则创建匿名内部类对象,由其实现接口。
接口有时更能反映出对象的本质(能力,一组功能协议)。所谓针对接口编程,使用接口而非具体实现接口的类型,统一处理不同类型对象,旨在降低耦合性,提高灵活性。当然,接口本身由于没有代码实现,并没有太大用处,需要依赖具体实现,才能生效。
抽象类
抽象类,顾名思义抽象的类,一般代表多个具体类(子类)上层公共的父类,作为基类统一调用接口(方法)。
抽象类的意义
抽象方法和抽象类密不可分,抽象方法是将来作为统一接口调用,而目前不知道如何实现的方法,只有通过子类重写方法才能具体实现功能。
抽象类 Animal
定义 sound()
方法作为统一接口调用,因为无法确定 sound()
方法该如何具体实现,Java 使用 abstract
关键字声明方法为抽象方法,无需定义方法体。子类 Dog
继承抽象类 Animal
,并具体实现 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();
}
}
抽象类的使用
区别于具体类,抽象类无法直接 new 创建抽象类对象,但是可以声明抽象类的变量,引用抽象类对应具体子类对象。
- 定义了抽象方法的类必须声明为抽象类,但是抽象类可以没有抽象方法。
- 抽象类和具体类一样,可以定义并实现具体方法,实例变量等。
- 一个类在继承抽象类后,必须实现抽象类的所有抽象方法,除非类自己也声明为抽象类。
抽象类介于接口和类之间。
接口与抽象类的区别及应用场景
相同点
- 无法创建对象(实例化)
- 抽象方法由具体类实现(统一接口)
- 作为引用变量指向具体类对象(多态性)
不同点
对比条件 | 接口 | 抽象类 |
---|---|---|
构造器 | 不存在 | 可以有 |
具体方法 | 不存在 | 可以有 |
实例变量 | 不存在 | 可以有 |
“多继承” | 支持 | 不支持 |
接口 = 纯抽象类(所有方法都是抽象方法)
应用场景
考虑多态性、统一接口调用的同时,需要实例变量、带有默认实现的具体方法,使用抽象类。
声明一组方法,却又不想每个具体类都实现所有方法,可以使用抽象类,借助空方法,交由具体类自行决定重写其感兴趣的方法。
具体类已经有父类,受 Java 限制只允许单继承,只能选择通过实现接口方式扩展类。
接口优于抽象类
《Effective Java》中讨论到一条规则:“接口优于抽象类”。基于如下论断:
- 现有的类可以很容易被更新,以实现新的接口。
一般来说,无法更新现有的类来扩展新的抽象类。如果希望让两个类扩展同一个抽象类,就必须把抽象类放到类型层次的高处,这样会间接地伤害到类层次,迫使这个公共祖先的所有子类都扩展这个新的抽象类。- 接口是定义 mixin(混合类型)的理想选择。
混合类型除了自身类型之外,还可以提供某些可选择的行为。例如,实现 Comparable 接口的实例之间可以相互比较。- 接口允许我们构造非层次结构的类型框架。
类型层次对于组织某些事物是非常合适的,但是并非所有事物都能被整齐地组织成一个严格的层次结构。类层次过于臃肿缺乏灵活性,通过接口扩展行为,一定程度上模拟多重继承。
P.S. Java 限制只允许单继承,即类不可能有一个以上的父类。
规则存在例外,即当演变的容易性比灵活性和功能更为重要的时候,应该使用抽象类来定义类型。抽象类的演变比接口的演变要容易得多,当在抽象类中增加新的具体方法,它包含合理的默认实现,该抽象类的所有现有实现都将提供这个新的方法。接口一旦被公开发行,并且已被广泛实现,再想改变这个接口几乎是不可能的。当在公有接口中增加方法,不可避免破坏实现这个接口的所有现有的类。
书中建议程序员为“每个重要接口都提供一个抽象的骨架实现(skeletal implementation)类,把接口和抽象类的优点结合起来。接口的作用仍然是定义类型,但是骨架实现类接管了所有与接口实现相关的工作。”
Java 类库中存在许多一个接口对应一个抽象类的设计,例如:Collection 接口与 AbstractCollection 抽象类、List 接口与AbstractList 抽象类...。
抽象类和接口是配合而非替代关系。接口声明能力,抽象类提供默认实现(全部或部分方法)。
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