Java--面向对象基础抽象接口

Posted 2022-11-27 白发随你去

1 抽象类

1.1 由来

抽象：即不具体、或无法具体

例如：当我们声明一个几何图形类：圆、矩形、三角形类等，发现这些类都有共同特征：求面积、求周长、获取图形详细信息。那么这些共同特征应该抽取到一个公共父类中。但是这些方法在父类中又无法给出具体的实现，而是应该交给子类各自具体实现。那么父类在声明这些方法时，就只有方法签名，没有方法体，我们把没有方法体的方法称为抽象方法。Java语法规定，包含抽象方法的类必须是抽象类。

1.2 语法格式

• 抽象方法 ： 没有方法体的方法。
• 抽象类：被abstract所修饰的类。

抽象类的语法格式

【权限修饰符】 abstract class 类名
    

【权限修饰符】 abstract class 类名 extends 父类
    

抽象方法的语法格式

【其他修饰符】 abstract 返回值类型  方法名(【形参列表】);

注意：抽象方法没有方法体

1.3 注意事项

关于抽象类的使用，以下为语法上要注意的细节，虽然条目较多，但若理解了抽象的本质，无需死记硬背。

1. 抽象类不能创建对象，如果创建，编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。

   理解：假设创建了抽象类的对象，调用抽象的方法，而抽象方法没有具体的方法体，没有意义。

2. 抽象类中，也有构造方法，是供子类创建对象时，初始化父类成员变量使用的。

   理解：子类的构造方法中，有默认的super()或手动的super(实参列表)，需要访问父类构造方法。

3. 抽象类中，不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。

   理解：未包含抽象方法的抽象类，目的就是不想让调用者创建该类对象，通常用于某些特殊的类结构设计。

4. 抽象类的子类，必须重写抽象父类中所有的抽象方法，否则，编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象类。

   理解：假设不重写所有抽象方法，则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后，调用抽象的方法，没有意义。

2 接口

2.1 概述

生活中大家每天都在用USB接口，那么USB接口与我们今天要学习的接口有什么相同点呢？

USB（ Universal Serial Bus ）是通用串行总线的英文缩写，是Intel公司开发的总线架构，使得在计算机上添加串行设备（鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、充电器、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘等）非常容易。只须将设备插入计算机的USB端口中，系统会自动识别和配置。 有了USB，我们电脑需要提供的各种插槽的口越来越少，而能支持的其他设备的连接却越来越多。

​ 那么我们平时看到的电脑上的USB插口、以及其他设备上的USB插口是什么呢？

​ 其实，不管是电脑上的USB插口，还是其他设备上的USB插口都只是遵循了USB规范的一种具体设备而已。

​ 根据时代发展，USB接口标准经历了一代USB、第二代USB 2.0和第三代USB 3.0 。

电脑边上提供了USB插槽，这个插槽遵循了USB的规范，只要其他设备也是遵循USB规范的，那么就可以互联，并正常通信。至于这个电脑、以及其他设备是哪个厂家制造的，内部是如何实现的，我们都无需关心。

​ 这种设计是将规范和实现分离，这也正是Java接口的好处。Java的软件系统会有很多模块组成，那么各个模块之间也应该采用这种面相接口的低耦合，为系统提供更好的可扩展性和可维护性。

• 接口就是规范，定义的是一组规则，体现了现实世界中“如果你是/要…则必须能…”的思想。继承是一个"是不是"的is-a关系，而接口实现则是 "能不能"的has-a关系。
  • 例如：你能不能用USB进行连接，或是否具备USB通信功能，就看你是否遵循USB接口规范
  • 例如：Java程序是否能够连接使用某种数据库产品，那么要看该数据库产品有没有实现Java设计的JDBC规范

2.2 定义格式

接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用 interface 关键字。它也会被编译成.class文件，但一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。

引用数据类型：数组，类，接口。

1、接口的声明格式

【修饰符】 interface 接口名
    //接口的成员列表：
    // 静态常量
    // 抽象方法
    // 默认方法
    // 静态方法
    // 私有方法

示例代码：

interface Usb3
    //静态常量
	long MAX_SPEED = 500*1024*1024;//500MB/s
    
    //抽象方法
	void read();
    void write();
    
    //默认方法
    public default void start()
        System.out.println("开始");
    
    public default void stop()
        System.out.println("结束");
    
    
    //静态方法
    public static void show()
        System.out.println("USB 3.0可以同步全速地进行读写操作");
    

2、接口的成员说明

接口定义的是多个类共同的公共行为规范，这些行为规范是与外部交流的通道，这就意味着接口里通常是定义一组公共方法。

在JDK8之前，接口中只允许出现：

（1）公共的静态的常量：其中public static final可以省略

（2）公共的抽象的方法：其中public abstract可以省略

理解：接口是从多个相似类中抽象出来的规范，不需要提供具体实现

在JDK1.8时，接口中允许声明默认方法和静态方法：

（3）公共的默认的方法：其中public 可以省略，建议保留，但是default不能省略

（4）公共的静态的方法：其中public 可以省略，建议保留，但是static不能省略

在JDK1.9时，接口又增加了：

（5）私有方法

除此之外，接口中不能有其他成员，没有构造器，没有初始化块，因为接口中没有成员变量需要初始化。

3、面试题拷问？

1、为什么接口中只能声明公共的静态的常量？

因为接口是标准规范，那么在规范中需要声明一些底线边界值，当实现者在实现这些规范时，不能去随意修改和触碰这些底线，否则就有“危险”。

例如：USB1.0规范中规定最大传输速率是1.5Mbps，最大输出电流是5V/500mA

​ USB3.0规范中规定最大传输速率是5Gbps(500MB/s)，最大输出电流是5V/900mA

2、为什么JDK1.8之后要允许接口定义静态方法和默认方法呢？因为它违反了接口作为一个抽象标准定义的概念。

静态方法：因为之前的标准类库设计中，有很多Collection/Colletions或者Path/Paths这样成对的接口和类，后面的类中都是静态方法，而这些静态方法都是为前面的接口服务的，那么这样设计一对API，不如把静态方法直接定义到接口中使用和维护更方便。

默认方法：（1）我们要在已有的老版接口中提供新方法时，如果添加抽象方法，就会涉及到原来使用这些接口的类就会有问题，那么为了保持与旧版本代码的兼容性，只能允许在接口中定义默认方法实现。比如：Java8中对Collection、List、Comparator等接口提供了丰富的默认方法。（2）当我们接口的某个抽象方法，在很多实现类中的实现代码是一样的，此时将这个抽象方法设计为默认方法更为合适，那么实现类就可以选择重写，也可以选择不重写。

3、为什么JDK1.9要允许接口定义私有方法呢？因为我们说接口是规范，规范时需要公开让大家遵守的

私有方法：因为有了默认方法和静态方法这样具有具体实现的方法，那么就可能出现多个方法由共同的代码可以抽取，而这些共同的代码抽取出来的方法又只希望在接口内部使用，所以就增加了私有方法。

2.3 实现接口

接口的使用，它不能创建对象，但是可以被实现（implements ，类似于被继承）。

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类，也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用 implements关键字。

1、实现接口语法格式

【修饰符】 class 实现类  implements 接口
	// 重写接口中抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
  	// 重写接口中默认方法【可选】


【修饰符】 class 实现类 extends 父类 implements 接口
    // 重写接口中抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
  	// 重写接口中默认方法【可选】

注意：

1. 如果接口的实现类是非抽象类，那么必须重写接口中所有抽象方法。

2. 默认方法可以选择保留，也可以重写。

   重写时，default单词就不要再写了，它只用于在接口中表示默认方法，到类中就没有默认方法的概念了

3. 不能重写静态方法

2、如何调用对应的方法

• 对于接口的静态方法，直接使用“接口名.”进行调用即可
  • 也只能使用“接口名."进行调用，不能通过实现类的对象进行调用
• 对于接口的抽象方法、默认方法，只能通过实现类对象才可以调用
  • 接口不能直接创建对象，只能创建实现类的对象

public class TestInteface 
	public static void main(String[] args) 
		//创建实现类对象
		MobileHDD b = new MobileHDD();
		
		//通过实现类对象调用重写的抽象方法，以及接口的默认方法，如果实现类重写了就执行重写的默认方法，如果没有重写，就执行接口中的默认方法
		b.start();
		b.read();
		b.stop();
		
		//通过接口名调用接口的静态方法
		MobileHDD.show();
	

2.4 接口的多实现

之前学过，在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。

实现格式：

【修饰符】 class 实现类  implements 接口1，接口2，接口3。。。
	// 重写接口中所有抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
  	// 重写接口中默认方法【可选】


【修饰符】 class 实现类 extends 父类 implements 接口1，接口2，接口3。。。
    // 重写接口中所有抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
  	// 重写接口中默认方法【可选】

接口中，有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。

2.5 默认方法冲突问题

1、亲爹优先原则

当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的抽象方法重名，子类就近选择执行父类的成员方法。

2、必须做出选择

当一个类同时实现了多个接口，而多个接口中包含方法签名相同的默认方法时，怎么办呢？

声明接口：

interface A
	public default void d()
		System.out.println("今晚7点-8点陪我吃饭看电影");
	

interface B
	public default void d()
		System.out.println("今晚7点-8点陪我逛街吃饭");
	

选择保留其中一个，通过“接口名.super.方法名"的方法选择保留哪个接口的默认方法。

class C implements A,B

	@Override
	public void d() 
		A.super.d();
	
	

选择自己完全重写：

class D implements A,B
	@Override
	public void d() 
		System.out.println("自己待着");
	

2.6 接口的多继承

一个接口能继承另一个或者多个接口，接口的继承也使用 extends 关键字，子接口继承父接口的方法。

小贴士：

子接口重写默认方法时，default关键字可以保留。

子类重写默认方法时，default关键字不可以保留。

2.7 接口与实现类对象的多态引用

实现类实现接口，类似于子类继承父类，因此，接口类型的变量与实现类的对象之间，也可以构成多态引用。通过接口类型的变量调用方法，最终执行的是你new的实现类对象实现的方法体。

2.8 接口面试题排错

成员变量冲突问题

class Base
    int x = 1;

interface JieKou1
    int x = 2;//公共的静态的常量

interface JieKou2
    int x = 3;

class Sub extends Base implements JieKou1,JieKou2
    public void test()
//        System.out.println(x);//错误，模糊不清
        System.out.println(super.x);
        System.out.println(JieKou1.x);
        System.out.println(JieKou2.x);