深入浅出：Java 抽象类与接口

前言

Java 是一种面向对象的编程语言，其中 抽象类 和 接口 是实现多态和设计模式中的重要工具。它们在编程中具有重要的地位，能够有效提高代码的灵活性和可维护性。尽管它们有一些相似之处，但在语法和应用场景上存在许多不同点。本博客将深入探讨 抽象类 和 接口。

一、什么是抽象类（Abstract Class）？

1. 抽象类的定义

抽象类是一个不能被实例化的类。它被用来作为其他类的基类，以提供一些通用的功能和属性，子类可以继承并实现其中的抽象方法。抽象类可以包含：

• 抽象方法：没有实现的方法，需要在子类中实现。
• 非抽象方法：已经实现的方法，子类可以直接继承或重写。
• 成员变量：用于存储数据的字段，可以有默认值。
• 构造函数：可以用于初始化抽象类中的成员变量。

 2. 抽象类的语法

abstract class Animal {
    String name;
    
    // 抽象方法，没有实现
    abstract void sound();

    // 非抽象方法，有实现
    void sleep() {
        System.out.println(name + " is sleeping");
    }
}

在这个例子中，Animal 类是一个抽象类，sound 是抽象方法，sleep 是普通方法。sound 方法没有具体实现，sleep 方法有具体的实现。

3. 抽象类的特点

• 抽象类不能实例化：不能直接创建抽象类的对象，只能创建其子类的对象。
• 可以包含抽象方法和普通方法：抽象类允许包含未实现的抽象方法，也可以包含已经实现的方法。
• 可以有构造函数：虽然不能实例化，但抽象类仍然可以有构造函数，用于初始化其成员变量。
• 可以有成员变量：和普通类一样，抽象类也可以有成员变量（字段）。

二、什么是接口（Interface）？

1. 接口的定义

接口是一种特殊的抽象类，它用于定义类应该遵循的行为（方法签名）。接口只包含常量和抽象方法的声明，不包含任何实现。一个类实现接口后，必须提供接口中所有方法的具体实现。接口常用于定义一些公共行为，不关心具体的实现方式。

2. 接口的语法

interface Animal {
    // 所有方法默认是 public abstract
    void sound();
    
    // 不能有构造函数
    // 不能有成员变量，只有常量（public static final）
    int LEGS = 4;  // 默认 public static final
}

在这个例子中，Animal 是一个接口，包含一个 sound 方法和一个常量 LEGS。所有的接口方法默认是 public 和 abstract，而常量是 public static final。

3. 接口的特点

• 接口不能实例化：接口不能直接创建对象，只能通过实现接口的类来创建对象。
• 所有方法默认是抽象的：接口中的所有方法默认是抽象的，无需使用 abstract 关键字（Java 8 之后，接口中可以有默认方法）。
• 只能有常量，不能有成员变量：接口中的变量默认是 public static final，即常量，不能像抽象类一样有实例变量。
• 可以有默认方法和静态方法：Java 8 引入了默认方法（default）和静态方法（static）的概念，允许在接口中定义方法的实现。

三、抽象类与接口的主要区别

四、什么时候使用抽象类，什么时候使用接口？

1. 使用抽象类的场景

• 有共同的行为：如果多个类有相同的方法或字段，且这些方法或字段的实现基本相同，可以通过抽象类来提取共同的部分。
• 共享代码：当你希望多个类共享代码时，可以将这些代码放在抽象类中，子类通过继承来复用这些代码。
• 不需要多个继承：由于 Java 不支持多重继承，使用抽象类时如果有多个相似功能的类，最好将这些功能合并到一个类中。

2. 使用接口的场景

• 类之间需要共享行为而不是实现：接口用于提供类的行为规范，而不涉及具体实现。多个不相关的类可以实现同一个接口。
• 类实现多个接口：Java 支持多重实现，一个类可以实现多个接口。此时接口提供了灵活的多态性设计。
• 需要多种功能的组合：当你希望一个类可以“混入”多种功能时，接口提供了一个解决方案。

五、Java 8 新特性：默认方法和静态方法

Java 8 引入了接口的两个新特性：默认方法和静态方法。

1. 默认方法（Default Method）

默认方法允许接口在不影响实现类的情况下为接口添加方法实现。这为接口添加新功能提供了便利，而不需要修改所有实现类。

interface Animal {
    void sound();  // 抽象方法

    // 默认方法
    default void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

2. 静态方法（Static Method）

接口中的静态方法可以像普通类的静态方法一样被调用，而不需要实现类来实现它。

interface Animal {
    static void info() {
        System.out.println("This is an Animal interface.");
    }
}

六、结论

Java 中的 抽象类 和 接口 是面向对象设计中非常重要的两种工具。它们通过不同的方式帮助我们实现代码复用、模块化设计和多态。选择使用抽象类还是接口取决于应用场景和设计需求：

• 抽象类 更适合用于共享代码和实现公共行为。
• 接口 更适合定义规范和行为，支持多实现。

附：代码示例

以下是一个使用抽象类和接口的代码示例：

abstract class Animal {
    abstract void sound();
    
    void sleep() {
        System.out.println("Animal is sleeping.");
    }
}

interface Swimmable {
    void swim();
}

class Fish extends Animal implements Swimmable {
    @Override
    void sound() {
        System.out.println("Fish makes no sound.");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("Fish swims in water.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Fish fish = new Fish();
        fish.sound();
        fish.sleep();
        fish.swim();
    }
}