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[Java 基础]抽象类和接口

news 来源：原创 2025/6/6 8:14:18

在继承体系中，父类有时不需要实现某些方法，或者某些方法的实现不确定，应该如何处理？抽象类就是解决这个问题的。

抽象类

抽象类的定义和特性

定义：使用 abstract 关键字修饰的类。

特性：

抽象类不能被实例化（不能使用 new 关键字创建对象）。

抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。

抽象类可以包含成员变量、构造方法和静态成员。

如果一个类包含抽象方法，那么这个类必须声明为抽象类。

子类继承抽象类后，必须实现父类中所有的抽象方法，除非子类也是抽象类。

抽象方法的概念和定义

定义：使用 abstract 关键字修饰的方法，没有方法体（以分号结尾）。

作用：声明一个方法的存在，要求子类必须提供具体的实现。

语法： public abstract void methodName(参数列表); (访问修饰符可以是 public、protected，不能是 private、static、final、native、synchronized)

抽象类的使用场景和意义

定义共同的模板：抽象类可以作为一组相关类的通用父类，定义它们的共同行为和属性，将具体的实现延迟到子类。

强制子类实现某些行为：通过抽象方法，强制子类必须实现特定的功能。

代码重用：抽象类可以包含非抽象方法，提供一些通用的实现，供子类直接使用，提高代码的复用性。

案例分析：图形类

创建一个抽象类 Shape，包含一个抽象方法 calculateArea() 用于计算面积。

创建 Circle 和 Rectangle 类继承 Shape，并实现 calculateArea() 方法。

演示如何使用父类引用指向子类对象，并调用 calculateArea() 方法（多态）。

// 抽象类 Shape
abstract class Shape {protected String color;public Shape(String color) {this.color = color;}public String getColor() {return color;}// 抽象方法，计算面积public abstract double calculateArea();// 非抽象方法，显示信息public void display() {System.out.println("这是一个" + getColor() + "的形状。");}
}// 圆形类
class Circle extends Shape {private double radius;public Circle(String color, double radius) {super(color);this.radius = radius;}public double getRadius() {return radius;}@Overridepublic double calculateArea() {return Math.PI * radius * radius;}
}// 矩形类
class Rectangle extends Shape {private double width;private double height;public Rectangle(String color, double width, double height) {super(color);this.width = width;this.height = height;}public double getWidth() {return width;}public double getHeight() {return height;}@Overridepublic double calculateArea() {return width * height;}
}public class AbstractClassDemo {public static void main(String[] args) {// Shape s = new Shape("红色"); // 错误：抽象类不能被实例化Circle circle = new Circle("蓝色", 5.0);Rectangle rectangle = new Rectangle("绿色", 4.0, 6.0);circle.display();System.out.println("圆的面积：" + circle.calculateArea());rectangle.display();System.out.println("矩形的面积：" + rectangle.calculateArea());Shape s1 = new Circle("黄色", 3.0); // 父类引用指向子类对象System.out.println("形状1的面积：" + s1.calculateArea());Shape s2 = new Rectangle("橙色", 2.0, 8.0); // 父类引用指向子类对象System.out.println("形状2的面积：" + s2.calculateArea());}
}

Java 中常见的抽象类

AbstractList：帮助你快速构建自己的 List 类型

接口

继承一般是子类和父类是有种关联的，比如父类是一种更大的概念。抽象类解决的是父类有时不需要实现某些方法，或者某些方法的实现不确定这种问题。如果一个类需要同时具备多种不相关的能力（行为），例如既能跑又能飞，单继承机制如何实现？

接口的概念和特性

定义： 使用 interface 关键字声明的类型。
特性：
- 接口不是类，它是一种规范或契约
- 接口中只能包含常量（public static final 修饰）和抽象方法（public abstract 修饰，可以省略这两个关键字，Java 9 之后可以包含 default 和 static 方法）
- 接口不能被实例化
- 一个类可以实现（implements）多个接口
- 实现接口的类必须实现接口中所有的抽象方法

public interface InterfaceName {// 常量声明 (public static final)数据类型 CONSTANT_NAME = 值;// 抽象方法声明 (public abstract)返回类型 methodName(参数列表);// Java 8 允许定义 default 方法default 返回类型 defaultMethodName(参数列表) {// 默认实现}// Java 8 允许定义 static 方法static 返回类型 staticMethodName(参数列表) {// 静态实现}
}

接口的实现

使用 implements 关键字实现一个或多个接口
实现类必须提供接口中所有抽象方法的具体实现
如果一个类实现了多个接口，需要实现所有接口中的所有抽象方法

接口的使用场景和意义

实现多继承的效果：通过实现多个接口，一个类可以拥有多个接口定义的能力
定义规范和契约：接口定义了一组方法签名，任何实现该接口的类都必须遵守这些规范
实现松耦合：接口将行为的定义与具体的实现分离，使得代码更加灵活和可维护
实现回调机制：接口可以作为回调函数的类型，实现不同模块之间的交互

// 可飞翔接口
interface Flyable {void fly();
}// 可游泳接口
interface Swimmable {void swim();
}// 鸟类
class Bird implements Flyable {private String name;public Bird(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}@Overridepublic void fly() {System.out.println(name + "正在飞翔。");}
}// 鱼类
class Fish implements Swimmable {private String name;public Fish(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}@Overridepublic void swim() {System.out.println(name + "正在游泳。");}
}// 鸭子类，同时实现 Flyable 和 Swimmable 接口
class Duck implements Flyable, Swimmable {private String name;public Duck(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}@Overridepublic void fly() {System.out.println(name + "正在用翅膀飞翔。");}@Overridepublic void swim() {System.out.println(name + "正在水中游泳。");}
}public class InterfaceDemo {public static void main(String[] args) {Bird bird = new Bird("老鹰");Fish fish = new Fish("金鱼");Duck duck = new Duck("唐老鸭");bird.fly();fish.swim();duck.fly();duck.swim();Flyable f = new Duck("小黄鸭"); // 接口引用指向实现类对象f.fly();Swimmable s = new Duck("大白鹅"); // 接口引用指向实现类对象s.swim();}
}