Java 抽象類和接口，看這一篇就夠了

本篇來談談 Java 的抽象類和接口。

曹操在《短歌行》中為杜康酒打過一個價值一億個億的廣告——“何以解憂，唯有杜康”，我替曹操感到惋惜的是他本人并不會收到這筆不菲的代言費。想一想，要是三國時期的明星人物們有這個代言意識的話，保證各家的軍費收入會多出來一個重量級的來源。

不過，酒真的能解憂嗎？我不大敢相信。李白就曾質疑過：“舉杯消愁愁更愁，抽刀斷水水更流。”我和李白持相同的觀點，酒啊，真的不容易解憂，但絕對可以增加作者莫名的寫作沖動。

我在寫本篇之前就小酌了一杯，一不小心激發了我強烈的創作欲望。不過我要奉勸各位，寒冬之際，如果遇到煩心事，千萬別肆意地追求一醉方休，萬事要懂得適可而止。

01、 抽象類

一種比較蒼白的說法是：在 Java 中，通過關鍵字 abstract 定義的類叫做抽象類。Java 是一門面向對象的語言，因此所有的對象都是通過類來描述的；但反過來，并不是所有的類都是用來描述對象的，抽象類就是其中的一種。

以下示例展示了一個簡單的抽象類：

//?個人認為，一名教練必須攻守兼備
abstract?class?Coach?{
????public?abstract?void?defend();

????public?abstract?void?attack();
}

在一個抽象類中，至少有一個抽象方法（通過關鍵字 abstract 定義的方法，并且沒有方法體，如上例中的 defend() 方法和 attack() 方法），否則就沒有必要稱之為抽象類。需要注意的是，抽象類是不能實例化的！ 它需要被一個子類繼承，就像以下示例那樣。

abstract?class?Coach?{
????public?abstract?void?defend();

????public?abstract?void?attack();
}


class?Hesai?extends?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}

????@Override
????public?void?attack()?{
????????System.out.println("控球是把雙刃劍");
????}
}

public?class?Demo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Coach?moliniao?=?new?Hesai();
????????moliniao.defend();
????????moliniao.attack();
????}
}

我們都知道，一個好的教練，必須攻守兼備，但每個教練的進攻理念和防守理念不盡相同。因此，我在教練這個抽象類（Coach）中定義兩個抽象方法，一個進攻（attack）一個防守（defend），這兩個方法的具體實現都要由抽象類的子類確定，抽象類本身并不負責。

我們也都知道，何塞·穆里尼奧是足球界的頂級教練。他是我最愛的足球教練，沒有之一。盡管他在曼聯的失敗有他自身的原因，但我依然崇拜他，因為：“請不要說我傲慢，因為我只是實話實說，我是歐洲冠軍，因此我并非籍籍無名，而是特殊的一個！”他是固執的反控球主義者，堅信控球是把雙刃劍，防守贏得冠軍。

好了，對于抽象類我們簡單總結一下：

1、抽象類不能被實例化。
2、抽象類應該至少有一個抽象方法，否則它沒有任何意義。
3、抽象類中的抽象方法沒有方法體。
4、抽象類的子類必須給出父類中的抽象方法的具體實現，除非該子類也是抽象類。

02、 接口

我們知道，有抽象方法的類被稱為抽象類，也就意味著抽象類中還能有不是抽象方法的方法。這樣的類就不能算作純粹的接口，盡管它也可以提供接口的功能——只能說抽象類是普通類與接口之間的一種中庸之道。

接口（英文：Interface），在 Java 中是一個抽象類型，是抽象方法的集合；接口通過關鍵字 interface 來定義。接口與抽象類的不同之處在于：

1、抽象類可以有方法體的方法，但接口沒有。
2、接口中的成員變量隱式為 static final，但抽象類不是的。
3、一個類可以實現多個接口，但只能繼承一個抽象類。

以下示例展示了一個簡單的接口：

//?隱式的abstract
interface?Coach?{
????//?隱式的public
????void?defend();
????void?attack();
}

接口是隱式抽象的，所以聲明時沒有必要使用 abstract 關鍵字；接口的每個方法都是隱式抽象的，所以同樣不需要使用 abstract 關鍵字；接口中的方法都是隱式 public 的。

和抽象類一樣，接口也不能直接被實例化，它需要一個類來實現它，就像以下示例展示那樣。

class?Hesai?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}

????@Override
????public?void?attack()?{
????????System.out.println("控球是把雙刃劍");
????}
}

public?class?Demo2?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Coach?moliniao?=?new?Hesai();
????????moliniao.defend();
????????moliniao.attack();
????}
}

實現一個接口需要用到關鍵字 implements，它表示：“我這個類遵從了接口的協議，如果你想使用我，看接口就行了，具體實現不用關心。”

03、 實現多個接口

在現實生活中，何塞·穆里尼奧不止是一名足球教練，他還是一個值得被尊重的英雄——憑借自身的努力，他從一名籍籍無名的跟班翻譯，逐漸蛻變為一名家喻戶曉的頂級教練。

如果要在程序的世界里體現何塞·穆里尼奧的多重角色，就可以使用接口，就像以下示例展示那樣。

package?com.cmower.java_demo.nine.inf;

interface?Coach?{
????//?隱式的public
????void?defend();
????void?attack();
}

interface?Hero?{
????void?fight();
}


class?Hesai?implements?Coach,?Hero?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}

????@Override
????public?void?attack()?{
????????System.out.println("控球是把雙刃劍");
????}

????@Override
????public?void?fight()?{
????????System.out.println("只要一息尚存，就應該戰斗到最后");
????}
}

public?class?Demo2?{
????public?static?void?defend(Coach?coach)?{
????????coach.defend();
????}

????public?static?void?fight(Hero?hero)?{
????????hero.fight();
????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Hesai?moliniao?=?new?Hesai();
????????defend(moliniao);
????????fight(moliniao);
????}
}

可以看到，創建的 Hesai 對象可以向上轉型為 Coach 和 Hero，然后調用各自接口中實現的具體方法，因為 Hesai 這個類同時實現了兩個接口，分別是 Coach 和 Hero（class Hesai implements Coach, Hero，接口之間通過英文逗號隔開）。

04、 接口在應用中常見的三種模式

在編程領域，好的設計模式能夠讓我們的代碼事半功倍。在使用接口的時候，經常會用到三種模式，分別是策略模式、適配器模式和工廠模式。

1）策略模式

策略模式的思想是，針對一組算法，將每一種算法封裝到具有共同接口的實現類中，接口的設計者可以在不影響調用者的情況下對算法做出改變。示例如下：

//?接口：教練
interface?Coach?{
????//?方法：防守
????void?defend();
}

//?何塞·穆里尼奧
class?Hesai?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}
}

//?德普·瓜迪奧拉
class?Guatu?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("進攻就是最好的防守");
????}
}

public?class?Demo?{
????//?參數為接口
????public?static?void?defend(Coach?coach)?{
????????coach.defend();
????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?為同一個方法傳遞不同的對象
????????defend(new?Hesai());
????????defend(new?Guatu());
????}
}

Demo.defend() 方法可以接受不同風格的 Coach，并根據所傳遞的參數對象的不同而產生不同的行為，這被稱為“策略模式”。

2）適配器模式

適配器模式的思想是，針對調用者的需求對原有的接口進行轉接。生活當中最常見的適配器就是HDMI（英語：High Definition Multimedia Interface，中文：高清多媒體接口）線，可以同時發送音頻和視頻信號。適配器模式的示例如下：

interface?Coach?{
????void?defend();
????void?attack();
}

//?抽象類實現接口，并置空方法
abstract?class?AdapterCoach?implements?Coach?{
????public?void?defend()?{};
????public?void?attack()?{};
}

//?新類繼承適配器
class?Hesai?extends?AdapterCoach?{
????public?void?defend()?{
????????System.out.println("防守贏得冠軍");
????}
}

public?class?Demo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Coach?coach?=?new?Hesai();
????????coach.defend();
????}
}

Coach 接口中定義了兩個方法（defend() 和 attack()），如果類直接實現該接口的話，就需要對兩個方法進行實現。

如果我們只需要對其中一個方法進行實現的話，就可以使用一個抽象類作為中間件，即適配器（AdapterCoach），用這個抽象類實現接口，并對抽象類中的方法置空（方法體只有一對花括號），這時候，新類就可以繞過接口，繼承抽象類，我們就可以只對需要的方法進行覆蓋，而不是接口中的所有方法。

3）工廠模式

所謂的工廠模式理解起來也不難，就是什么工廠生產什么，比如說寶馬工廠生產寶馬，奔馳工廠生產奔馳，A 級學院畢業 A 級教練，C 級學院畢業 C 級教練。示例如下：

//?教練
interface?Coach?{
????void?command();
}

//?教練學院
interface?CoachFactory?{
????Coach?createCoach();
}

//?A級教練
class?ACoach?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?command()?{
????????System.out.println("我是A級證書教練");
????}

}

//?A級教練學院
class?ACoachFactory?implements?CoachFactory?{

????@Override
????public?Coach?createCoach()?{
????????return?new?ACoach();
????}

}

//?C級教練
class?CCoach?implements?Coach?{

????@Override
????public?void?command()?{
????????System.out.println("我是C級證書教練");
????}

}

//?C級教練學院
class?CCoachFactory?implements?CoachFactory?{

????@Override
????public?Coach?createCoach()?{
????????return?new?CCoach();
????}

}

public?class?Demo?{
????public?static?void?create(CoachFactory?factory)?{
????????factory.createCoach().command();
????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?對于一支球隊來說，需要什么樣的教練就去找什么樣的學院
????????//?學院會介紹球隊對應水平的教練。
????????create(new?ACoachFactory());
????????create(new?CCoachFactory());
????}
}

有兩個接口，一個是 Coach（教練），可以 command()（指揮球隊）；另外一個是 CoachFactory（教練學院），能 createCoach()（教出一名優秀的教練）。然后 ACoach 類實現 Coach 接口，ACoachFactory 類實現 CoachFactory 接口；CCoach 類實現 Coach 接口，CCoachFactory 類實現 CoachFactory 接口。當需要 A 級教練時，就去找 A 級教練學院；當需要 C 級教練時，就去找 C 級教練學院。

依次類推，我們還可以用 BCoach 類實現 Coach 接口，BCoachFactory 類實現 CoachFactory 接口，從而不斷地豐富教練的梯隊。

05、 總結

盡管接口使得抽象更進一步，但任何抽象性都應該根據真正的需求而產生，因此恰當的原則是優先選擇類而不是接口，只有在真正需要接口的時候再重構代碼。

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