Java学习笔记之二十一抽象类在Java继承中的用法小结详解编程语言

一、抽象类的基本概念

普通类是一个完善的功能类，可以直接产生实例化对象，并且在普通类中可以包含有构造方法、普通方法、static方法、常量和变量等内容。而抽象类是指在普通类的结构里面增加抽象方法的组成部分。

那么什么叫抽象方法呢？在所有的普通方法上面都会有一个“{}”，这个表示方法体，有方法体的方法一定可以被对象直接使用。而抽象方法，是指没有方法体的方法，同时抽象方法还必须使用关键字abstract做修饰。

而拥有抽象方法的类就是抽象类，抽象类要使用abstract关键字声明。

范例：定义一个抽象类

1 abstract class A{//定义一个抽象类 
2  
3     public void fun(){//普通方法 
4         System.out.println("存在方法体的方法"); 
5     } 
6  
7     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰 
8  
9 }

二、抽象类的使用

我们先看范例。
范例：直接实例化抽象类的对象

 1 abstract class A{//定义一个抽象类 
 2  
 3     public void fun(){//普通方法 
 4         System.out.println("存在方法体的方法"); 
 5     } 
 6  
 7     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰 
 8  
 9 } 
10  
11 public class TestDemo { 
12  
13     public static void main(String[] args) { 
14         A a = new A(); 
15     } 
16 }

运行：

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:  
    Cannot instantiate the type A 
 
    at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:15)

从上可知，A是抽象的，无法直接进行实例化操作。为什么不能直接实例化呢？当一个类实例化之后，就意味着这个对象可以调用类中的属性或者放过了，但在抽象类里存在抽象方法，而抽象方法没有方法体，没有方法体就无法进行调用。既然无法进行方法调用的话，又怎么去产生实例化对象呢。

抽象类的使用原则如下：
（1）抽象方法必须为public或者protected（因为如果为private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法），缺省情况下默认为public；
（2）抽象类不能直接实例化，需要依靠子类采用向上转型的方式处理；
（3）抽象类必须有子类，使用extends继承，一个子类只能继承一个抽象类；
（4）子类（如果不是抽象类）则必须覆写抽象类之中的全部抽象方法（如果子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为为abstract类。）；

范例：

 1 abstract class A{//定义一个抽象类 
 2  
 3     public void fun(){//普通方法 
 4         System.out.println("存在方法体的方法"); 
 5     } 
 6  
 7     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰 
 8  
 9 } 
10 //单继承 
11 class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类 
12  
13     @Override 
14     public void print() {//强制要求覆写 
15         System.out.println("Hello World !"); 
16     } 
17  
18 } 
19 public class TestDemo { 
20  
21     public static void main(String[] args) { 
22         A a = new B();//向上转型 
23  
24         a.fun();//被子类所覆写的过的方法 
25     } 
26 }

运行结果：

Hello World !

现在就可以清楚的发现：
（1）抽象类继承子类里面有明确的方法覆写要求，而普通类可以有选择性的来决定是否需要覆写；
（2）抽象类实际上就比普通类多了一些抽象方法而已，其他组成部分和普通类完全一样；
（3）普通类对象可以直接实例化，但抽象类的对象必须经过向上转型之后才可以得到。

虽然一个类的子类可以去继承任意的一个普通类，可是从开发的实际要求来讲，普通类尽量不要去继承另外一个普通类，而是去继承抽象类。

三、抽象类的使用限制

（1）抽象类中有构造方法么？
由于抽象类里会存在一些属性，那么抽象类中一定存在构造方法，其存在目的是为了属性的初始化。
并且子类对象实例化的时候，依然满足先执行父类构造，再执行子类构造的顺序。

范例如下：

 1 abstract class A{//定义一个抽象类 
 2  
 3     public A(){ 
 4         System.out.println("*****A类构造方法*****"); 
 5     } 
 6  
 7     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰 
 8  
 9 } 
10 //单继承 
11 class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类 
12  
13     public B(){ 
14         System.out.println("*****B类构造方法*****"); 
15     } 
16  
17     @Override 
18     public void print() {//强制要求覆写 
19         System.out.println("Hello World !"); 
20     } 
21  
22 } 
23 public class TestDemo { 
24  
25     public static void main(String[] args) { 
26         A a = new B();//向上转型 
27     } 
28  
29 }

执行结果：

*****A类构造方法***** 
*****B类构造方法*****

（2）抽象类可以用final声明么？
不能，因为抽象类必须有子类，而final定义的类不能有子类；

（3）抽象类能否使用static声明？
先看一个关于外部抽象类的范例：

 1 static abstract class A{//定义一个抽象类 
 2  
 3     public abstract void print(); 
 4  
 5 } 
 6  
 7 class B extends A{ 
 8  
 9     public void print(){ 
10         System.out.println("**********"); 
11     } 
12 } 
13 public class TestDemo { 
14  
15     public static void main(String[] args) { 
16         A a = new B();//向上转型 
17         a.print(); 
18     } 
19  
20 }

执行结果

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:  
    Illegal modifier for the class A; only public, abstract & final are permitted 
 
    at com.wz.abstractdemo.A.<init>(TestDemo.java:3) 
    at com.wz.abstractdemo.B.<init>(TestDemo.java:9) 
    at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:18)

再看一个关于内部抽象类：

 1 abstract class A{//定义一个抽象类 
 2  
 3     static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类 
 4         public abstract void print(); 
 5     } 
 6  
 7 } 
 8  
 9 class C extends A.B{ 
10  
11     public void print(){ 
12         System.out.println("**********"); 
13     } 
14 } 
15 public class TestDemo { 
16  
17     public static void main(String[] args) { 
18         A.B ab = new C();//向上转型 
19         ab.print(); 
20     } 
21  
22 }

执行结果：

**********

由此可见，外部抽象类不允许使用static声明，而内部的抽象类运行使用static声明。使用static声明的内部抽象类相当于一个外部抽象类，继承的时候使用“外部类.内部类”的形式表示类名称。

（4）可以直接调用抽象类中用static声明的方法么？
任何时候，如果要执行类中的static方法的时候，都可以在没有对象的情况下直接调用，对于抽象类也一样。
范例如下：

 1 abstract class A{//定义一个抽象类 
 2  
 3     public static void print(){ 
 4         System.out.println("Hello World !"); 
 5     } 
 6  
 7 } 
 8  
 9 public class TestDemo { 
10  
11     public static void main(String[] args) { 
12         A.print(); 
13     } 
14  
15 }

运行结果：

Hello World !

（5）有时候由于抽象类中只需要一个特定的系统子类操作，所以可以忽略掉外部子类。这样的设计在系统类库中会比较常见，目的是对用户隐藏不需要知道的子类。
范例如下：

 1 abstract class A{//定义一个抽象类 
 2     public abstract void print(); 
 3  
 4     private static class B extends A{//内部抽象类子类 
 5  
 6         public void print(){//覆写抽象类的方法 
 7             System.out.println("Hello World !"); 
 8         } 
 9     } 
10  
11     //这个方法不受实例化对象的控制 
12     public static A getInstance(){ 
13         return new B(); 
14     } 
15  
16 } 
17  
18 public class TestDemo { 
19  
20     public static void main(String[] args) { 
21  
22         //此时取得抽象类对象的时候完全不需要知道B类这个子类的存在 
23         A a = A.getInstance(); 
24         a.print(); 
25     } 
26 }

运行结果：

Hello World !

四、抽象类的应用——模板设计模式

例如，现在有三类事物：
（1）机器人：充电，工作；
（2）人：吃饭，工作，睡觉；
（3）猪：进食，睡觉。
现要求实现一个程序，可以实现三种不同事物的行为。

先定义一个抽象行为类：

 1 public abstract class Action{ 
 2  
 3     public static final int EAT = 1 ; 
 4     public static final int SLEEP = 3 ; 
 5     public static final int WORK = 5 ; 
 6  
 7     public abstract void eat(); 
 8     public abstract void sleep(); 
 9     public abstract void work(); 
10  
11     public void commond(int flags){ 
12       switch(flags){ 
13         case EAT: 
14             this.eat(); 
15             break; 
16         case SLEEP: 
17             this.sleep(); 
18             break; 
19         case WORK: 
20             this.work(); 
21             break; 
22         case EAT + SLEEP: 
23             this.eat(); 
24             this.sleep(); 
25             break; 
26         case SLEEP + WORK: 
27             this.sleep(); 
28             this.work(); 
29             break; 
30         default: 
31             break; 
32         } 
33     } 
34 }

定义一个机器人的类：

 1 public class Robot extends Action{ 
 2  
 3     @Override 
 4     public void eat() { 
 5         System.out.println("机器人充电"); 
 6  
 7     } 
 8  
 9     @Override 
10     public void sleep() { 
11  
12     } 
13  
14     @Override 
15     public void work() { 
16         System.out.println("机器人工作"); 
17  
18     } 
19  
20 }

定义一个人的类：

 1 public class Human extends Action{ 
 2  
 3     @Override 
 4     public void eat() { 
 5         System.out.println("人吃饭"); 
 6  
 7     } 
 8  
 9     @Override 
10     public void sleep() { 
11         System.out.println("人睡觉"); 
12  
13     } 
14  
15     @Override 
16     public void work() { 
17         System.out.println("人工作"); 
18  
19     } 
20  
21 }

定义一个猪的类：

 1 public class Pig extends Action{ 
 2  
 3     @Override 
 4     public void eat() { 
 5         System.out.println("猪进食"); 
 6  
 7     } 
 8  
 9     @Override 
10     public void sleep() { 
11         System.out.println("猪睡觉"); 
12  
13     } 
14  
15     @Override 
16     public void work() { 
17  
18  
19     } 
20  
21 }

测试主类：

 1 public class AbstractDemo { 
 2  
 3     public static void main(String[] args) { 
 4  
 5         fun(new Robot()); 
 6  
 7         fun(new Human()); 
 8  
 9         fun(new Pig()); 
10  
11     } 
12  
13     public static void fun(Action act){ 
14         act.commond(Action.EAT); 
15         act.commond(Action.SLEEP); 
16         act.commond(Action.WORK); 
17     } 
18  
19 }

运行结果：

机器人充电 
机器人工作 
人吃饭 
人睡觉 
人工作 
猪进食 
猪睡觉

所有的子类如果要想正常的完成操作，必须按照指定的方法进行覆写才可以，而这个时候抽象类所起的功能就是一个类定义模板的功能。

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Java学习笔记之二十一抽象类在Java继承中的用法小结详解编程语言

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