Java中的抽象类与接口介绍
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发布时间：2024-09-30 14:15
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时间：2024-10-30 21:50
在Java中什么时候应该选择抽象类而不是接口？接受挑战吧!了解这些Java语言元素之间的区别以及如何在你的程序中使用它们。
在Java代码中，甚至在Java开发工具包（JDK）本身中，都有大量的抽象类和接口。每个代码元素都有一个基本的目的：
接口是一种代码契约，必须由一个具体的类来实现。
抽象类与普通类相似，不同的是它们可以包括抽象方法，也就是没有主体的方法。抽象类不能被实例化。
许多开发者认为接口和抽象类是相似的，但它们实际上是完全不同的。让我们来探讨一下它们之间的主要区别。
接口的本质从本质上讲，接口是一个契约，所以它依赖于一个实现来达到其目的。一个接口永远不可能有状态，所以它不能使用可变的实例变量。一个接口只能使用最终变量。
何时使用接口接口对于解耦代码和实现多态性非常有用。我们可以在JDK中看到一个例子，就是List 接口：
publicinterfaceList<E>extendsCollection<E>{intsize();booleanisEmpty();booleanadd(Ee);Eremove(intindex);voidclear();}正如你可能注意到的，这段代码很短，而且描述性很强。我们可以很容易地看到方法的签名，我们将用一个具体的类来实现接口中的方法。
List 接口包含一个契约，可以由ArrayList,Vector,LinkedList, 和其他类来实现。
为了使用多态性，我们可以简单地用List 来声明我们的变量类型，然后选择任何一个可用的实例化。这里有一个例子：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());下面是这段代码的输出：
classjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList在这种情况下，ArrayList,LinkedList, 和Vector 的实现方法都是不同的，这就是使用接口的一个很好的场景。如果你注意到许多类都属于一个父类，其方法动作相同，但行为不同，那么使用接口是个好主意。
接下来，让我们来看看我们可以用接口做的几件事。
重写一个接口方法记住，接口是一种必须由具体类来实现的契约。接口方法是隐含的抽象的，也需要一个具体类的实现。
这里有一个例子：
publicclassOverridingDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Challengerchallenger=newJavaChallenger();challenger.doChallenge();}}interfaceChallenger{voiddoChallenge();}classJavaChallengerimplementsChallenger{@OverridepublicvoiddoChallenge(){System.out.println("Challengedone!");}}下面是这段代码的输出：
Challengedone!注意这个细节，接口方法是隐式抽象的。这意味着我们不需要明确地将它们声明为抽象的。
常量变量另一条要记住的规则是，一个接口只能包含常量变量。因此，下面的代码是可以的：
publicclassChallenger{intnumber=7;Stringname="JavaChallenger";}注意，这两个变量都是隐含的final 和static 。这意味着它们是常量，不依赖于一个实例，而且不能被改变。
如果我们试图改变Challenger 接口中的变量，例如，像这样：
Challenger.number=8;Challenger.name="AnotherChallenger";我们会触发一个编译错误，像这样：
Cannotassignavaluetofinalvariable'number'Cannotassignavaluetofinalvariable'name'缺省方法当默认方法在Java 8中被引入时，一些开发者认为它们会和抽象类一样。然而这并不正确，因为接口不能有状态。
默认方法可以有一个实现，而抽象方法则不能。默认方法是lambdas和流的伟大创新的结果，但我们应该谨慎使用它们。
JDK中使用默认方法的一个方法是forEach() ，它是Iterable 接口的一部分。我们可以简单地重用forEach 方法，而不是将代码复制到每个Iterable 的实现中：
defaultvoidforEach(Consumer<?superT>action){//Codeimplementationhere…任何Iterable 实现都可以使用forEach() 方法，而不需要新的方法实现。然后，我们可以用一个默认方法来重用代码。
让我们来创建我们自己的默认方法：
publicclassDefaultMethodExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Challengerchallenger=newJavaChallenger();challenger.doChallenge();}}classJavaChallengerimplementsChallenger{}interfaceChallenger{defaultvoiddoChallenge(){System.out.println("Challengerdoingachallenge!");}}下面是输出结果：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());0关于默认方法，需要注意的是，每个默认方法都需要一个实现。默认方法不能是静态的。
现在，让我们继续讨论抽象类。
抽象类的本质抽象类可以有实例变量的状态。这意味着一个实例变量可以被使用和变异。这里有一个例子：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());1下面是输出结果：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());2抽象类中的抽象方法就像接口一样，抽象类可以有抽象方法。抽象方法是一个没有主体的方法。与接口不同，抽象类中的抽象方法必须明确地声明为抽象的。这里有一个例子：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());3试图声明一个没有实现的方法，而且没有abstract 关键字，像这样：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());4导致了一个编译错误，像这样：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());5什么时候使用抽象类当你需要实现可改变状态时，使用抽象类是一个好主意。作为一个例子，Java集合框架包括AbstractList类，它使用变量的状态。
在你不需要维护类的状态的情况下，通常使用一个接口更好。
实践中的抽象类设计模式中的模板方法是使用抽象类的好例子。模板方法模式在具体方法中操作实例变量。
抽象类和接口的区别从面向对象编程的角度来看，接口和抽象类的主要区别是，接口不能有状态，而抽象类可以用实例变量来有状态。
另一个关键区别是，类可以实现一个以上的接口，但它们只能扩展一个抽象类。这是一个基于多重继承（扩展一个以上的类）会导致代码死锁的设计决定。Java的工程师们决定要避免这种情况。
另一个区别是，接口可以被类实现，也可以被接口扩展，但类只能被扩展。
还需要注意的是，lambda表达式只能用于功能接口（指只有一个方法的接口），而只有一个抽象方法的抽象类不能使用lambdas。
接受Java代码挑战吧!让我们通过一个Java代码挑战来探索接口和抽象类的主要区别。我们在下面提供了代码挑战，你也可以用视频的形式观看抽象类与接口的挑战。
在下面的代码中，同时声明了一个接口和一个抽象类，而且代码中还使用了lambdas：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());6你认为当我们运行这段代码时，会发生什么？请从下列选项中选择一个。
选项AListlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());7选项BListlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());8选项CListlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());9选项Dclassjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList0选项Eclassjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList1Java代码挑战视频你为这个挑战选择了正确的输出吗？请观看视频或继续阅读以了解答案。
了解接口和抽象类及方法这个Java代码挑战展示了许多关于接口、抽象方法等的重要概念。逐行浏览代码会让我们了解到输出中发生的很多事情。
代码挑战的第一行包括Zombie 接口的lambda表达式。请注意，在这个lambda中，我们正在增加一个静态字段。实例字段在这里也可以使用，但在lambda之外声明的局部变量就不行了。因此，到目前为止，这段代码可以正常编译。还要注意的是，lambda表达式还没有执行，所以nemesisRaids 字段还不会被递增。
在这一点上，我们将打印nemesisRaids 字段，它没有被增加，因为λ表达式还没有被调用，只是被声明。因此，这一行的输出将是：
classjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList2这个Java代码挑战中另一个有趣的概念是，我们正在使用一个匿名的内层类。这基本上意味着任何将实现Nemesis 抽象类的方法的类。我们并没有真正实例化Nemesis 抽象类，因为它实际上是一个匿名的类。还要注意的是，第一个具体的类在扩展它们的时候总是有义务实现抽象的方法。
在Zombie 接口里面，我们用一个lambda表达式声明了zombie static Zombie 接口。因此，当我们调用zombie shoot 方法时，我们会打印以下内容：
classjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList3下一行代码调用了我们在开始时创建的lambda表达式。因此，nemesisRaids 这个变量将被递增。然而，由于我们使用的是后增量运算符，它将只在这条代码语句之后被增量。接下来的输出将是：
classjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList4现在，我们将从nemesis 中调用shoot 方法，这将改变其shoots 实例变量为23 。 注意，这部分代码展示了接口和抽象类之间的最大区别。
最后，我们打印nemesis.shoots 和nemesisRaids 的值。因此，输出结果将是：
classjava.util.ArrayListclassjava.util.LinkedList5综上所述，正确的输出是选项C：
Listlist=newArrayList();System.out.println(list.getClass());Listlist=newLinkedList();System.out.println(list.getClass());9