Java抽象类原理与用法实例详解

本文实例讲述了Java抽象类原理与用法。分享给大家供大家参考,具体如下:

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

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

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

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

package com.wz.abstractdemo;
abstract class A{//定义一个抽象类
    public void fun(){//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }
    public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
abstract class A{//定义一个抽象类
    public void fun(){//普通方法
        System.out.println("存在方法体的方法");
    }
    public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
}
//单继承
class B extends A{//B类是抽象类的子类,是一个普通类
    @Override
    public void print() {//强制要求覆写
        System.out.println("Hello World !");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
        a.print();//被子类所覆写的过的方法
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
abstract class A{//定义一个抽象类
    public A(){
        System.out.println("*****A类构造方法*****");
    }
    public abstract void print();//抽象方法,没有方法体,有abstract关键字做修饰
}
//单继承
class B extends A{//B类是抽象类的子类,是一个普通类
    public B(){
        System.out.println("*****B类构造方法*****");
    }
    @Override
    public void print() {//强制要求覆写
        System.out.println("Hello World !");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
static abstract class A{//定义一个抽象类
    public abstract void print();
}
class B extends A{
    public void print(){
        System.out.println("**********");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new B();//向上转型
        a.print();
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
abstract class A{//定义一个抽象类
    static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类
        public abstract void print();
    }
}
class C extends A.B{
    public void print(){
        System.out.println("**********");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A.B ab = new C();//向上转型
        ab.print();
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
abstract class A{//定义一个抽象类
    public static void print(){
        System.out.println("Hello World !");
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        A.print();
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
abstract class A{//定义一个抽象类
    public abstract void print();
    private static class B extends A{//内部抽象类子类
        public void print(){//覆写抽象类的方法
            System.out.println("Hello World !");
        }
    }
    //这个方法不受实例化对象的控制
    public static A getInstance(){
        return new B();
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //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
        A a = A.getInstance();
        a.print();
    }
}

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:

package com.wz.abstractdemo;
public abstract class Action{
    public static final int EAT = 1 ;
    public static final int SLEEP = 3 ;
    public static final int WORK = 5 ;
    public abstract void eat();
    public abstract void sleep();
    public abstract void work();
    public void commond(int flags){
     switch(flags){
        case EAT:
            this.eat();
            break;
        case SLEEP:
            this.sleep();
            break;
        case WORK:
            this.work();
            break;
        case EAT + SLEEP:
            this.eat();
            this.sleep();
            break;
        case SLEEP + WORK:
            this.sleep();
            this.work();
            break;
        default:
            break;
        }
    }
}

定义一个机器人的类:

package com.wz.abstractdemo;
public class Robot extends Action{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("机器人充电");
    }
    @Override
    public void sleep() {
    }
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("机器人工作");
    }
}

定义一个人的类:

package com.wz.abstractdemo;
public class Human extends Action{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("人吃饭");
    }
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("人睡觉");
    }
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("人工作");
    }
}

定义一个猪的类:

package com.wz.abstractdemo;
public class Pig extends Action{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猪进食");
    }
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("猪睡觉");
    }
    @Override
    public void work() {
    }
}

测试主类:

package com.wz.abstractdemo;
public class AbstractDemo {
    public static void main(String[] args) {
        fun(new Robot());
        fun(new Human());
        fun(new Pig());
    }
    public static void fun(Action act){
        act.commond(Action.EAT);
        act.commond(Action.SLEEP);
        act.commond(Action.WORK);
    }
}

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。

更多java相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Java面向对象程序设计入门与进阶教程》、《Java数据结构与算法教程》、《Java操作DOM节点技巧总结》、《Java文件与目录操作技巧汇总》和《Java缓存操作技巧汇总》

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

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