Java抽象/接口讲解（第五节）抽象类和接口的区别

抽象类和接口是 Java 中实现抽象和多态的重要工具，它们在设计上有相似之处（都可以用于定义行为规范），但在功能、实现方式和应用场景上存在显著区别。理解这两者的区别对于编写灵活且易维护的代码至关重要。

1. 概念区别

抽象类：

• 抽象类是一个类，不能被直接实例化，用于定义子类的通用属性和行为。抽象类可以包含抽象方法（没有方法体，需要子类实现）和具体方法（已经实现的）。
• 应用场景：当你希望为一组类提供通用的功能，同时允许子类共享这些通用功能时，可以使用抽象类。

接口：

• 接口是一个完全抽象的类型，它定义了一组行为规范，而不提供任何实现（Java 8 之后接口可以包含默认实现）。实现接口的类必须实现接口中的所有方法。
• 应用场景：当你希望定义一组行为，而不关心这些行为的具体实现时，使用接口。接口主要用于多继承场景或定义类的能力。

2. 语法和结构的区别

3. 抽象类与接口的特性对比

3.1 方法定义

• 抽象类：可以有抽象方法（需要子类实现）和具体方法（已经有方法体的实现）。
• 接口：Java 8 之前，接口中的所有方法都是抽象方法。Java 8 之后，接口可以包含默认方法（default，有方法体的具体实现）和静态方法。

抽象类示例：

abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();  // 抽象方法

    public void sleep() {  // 具体方法
        System.out.println("动物正在睡觉");
    }
}

接口示例：

interface Runnable {
    void run();  // 抽象方法 (默认是 public abstract)
    
    default void stop() {  // Java 8 之后的默认方法
        System.out.println("停止运行");
    }
}

3.2 成员变量

• 抽象类：可以有成员变量（实例变量），子类可以继承和使用。
• 接口：只能有常量，即 public static final 变量，所有变量必须在定义时初始化。

抽象类示例：

abstract class Animal {
    protected String name;  // 成员变量
}

接口示例：

interface Flyable {
    int MAX_HEIGHT = 1000;  // 常量，隐式地 public static final
}

3.3 构造方法

• 抽象类：可以有构造方法，用于初始化父类的成员变量。尽管抽象类不能实例化，但子类创建对象时可以调用抽象类的构造方法。
• 接口：不能有构造方法，因为接口本质上不是类，不能被实例化。

抽象类示例：

abstract class Animal {
    protected String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;  // 初始化成员变量
    }
}

4. 继承与实现的区别

4.1 单继承 vs 多继承

• 抽象类：类与类之间是单继承的，一个类只能继承一个抽象类（或者普通类），不能继承多个类。
• 接口：一个类可以实现多个接口，接口提供了多继承的效果，允许类同时拥有多个行为。

示例：单继承

abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("狗在叫");
    }
}

示例：多接口实现

interface Runnable {
    void run();
}

interface Swimmable {
    void swim();
}

class Frog implements Runnable, Swimmable {  // 同时实现两个接口
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("青蛙在跑");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("青蛙在游泳");
    }
}

4.2 实现要求

• 抽象类：子类可以选择实现部分或全部抽象类中的方法。如果不实现全部方法，子类仍然是抽象类。
• 接口：实现接口的类必须实现接口中的所有抽象方法。否则，类必须声明为抽象类。

5. 应用场景的区别

5.1 抽象类的使用场景

• 当类之间有共性且需要共享一些实现时，可以使用抽象类。抽象类允许提供通用的功能，子类只需要重写特定的行为。
• 抽象类可以拥有成员变量，因此适合需要保存状态的场景（比如拥有共享数据的类）。

示例：通用功能的抽象类

abstract class Animal {
    protected String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void sleep() {
        System.out.println(name + " 正在睡觉");
    }

    public abstract void makeSound();
}

class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println(name + " 在汪汪叫");
    }
}

5.2 接口的使用场景

• 接口适用于为类提供某种能力或行为，并且这些类可能来自不同的继承体系。例如，一个类可能需要实现多个不相关的接口，从而同时具备多个行为。
• 接口更倾向于定义一种能力，而不是对象之间的继承关系。例如，一个类可以实现 Flyable 接口表示它可以飞，或者实现 Swimmable 接口表示它可以游泳。

示例：定义能力的接口

interface Flyable {
    void fly();
}

interface Swimmable {
    void swim();
}

class Duck implements Flyable, Swimmable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("鸭子在飞");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("鸭子在游泳");
    }
}

6. Java 8 引入的新特性

Java 8 之后，接口引入了一些新特性，模糊了接口和抽象类的部分边界。

6.1 默认方法（Default Method）

• 接口可以有默认方法，即 default 方法，允许接口在不破坏已有实现类的情况下扩展新的功能。默认方法提供了一个方法的默认实现，实现类可以选择重写它。

  interface Runnable {
      void run();
  
      default void stop() {  // Java 8 中的新特性
          System.out.println("停止运行");
      }
  }
  

6.2 静态方法（Static Method）

• 接口可以有静态方法，静态方法可以直接通过接口名调用，而不需要实现类的实例。静态方法不能被实现类重写。

interface Flyable {
    static void checkWind() {
        System.out.println("检查风速");
    }
}

7. 总结

使用抽象类的场景：

• 当类之间有明确的继承关系，且需要共享部分实现时使用抽象类。

使用接口的场景：

• 当需要定义一组行为，且类可以来自不同的继承体系时使用接口。接口非常适合为类定义能力或行为规范。