javaSE 基础笔记之抽象类和接口
第七章抽象类和接口
学习目标：
² 理解和掌握抽象类
² 掌握接口的基本概念
² 掌握多重接口
² 理解解口的基本思想
² 掌握接口作为类型使用
² 理解接口和抽象类的选择
一：抽象类
1：抽象类是什么
有时在开发中，要创建一个体现某些基本行为的类，并为该类声明方法，但不能在该类
中实现该行为，取而代之，在子类中实现该方法。知道其行为的其它类可以在类中实现这些
方法。
这种只给出方法定义而不具体实现的方法被称为抽象方法，抽象方法是没有方法体的，
在代码的表达上就是没有“{}” 。
怎么表示一个方法是抽象的呢？使用abstract修饰符来表达抽象。
abstract 修饰符可以与类和方法一起使用。被修饰的类不能被实例化，被修饰的方法必
须在包含此方法的类的子类中被实现。
抽象类简单地说：使用abstract修饰的类就是抽象类。
示例如下：
public abstract class Test{//抽象类定义
public abstract void doItByHand();//抽象方法定义
}
2：什么情况下会使用抽象类
例如，考虑一个Drawing类。该类包含用于各种绘图设备的方法，但这些必须以独立平
台的方法实现。它不可能去访问机器的录像硬件而且还必须是独立于平台的。其意图是绘图
类定义哪种方法应该存在，但实际上，由特殊的从属于平台子类去实现这个行为。
正如Drawing类这样的类，它声明方法的存在而不是实现，以及带有对已知行为的方法
的实现，这样的类通常被称做抽象类。通过用关键字abstract进行标记声明一个抽象类。被
声明但没有实现的方法（即，这些没有程序体或{}） ，也必须标记为抽象。
1 public abstract class Drawing { 2 3 public abstract void drawDot(int x, int y); 4 5 public void drawLine(int x1, int y1, int x2, int y2) { 6 7 // draw using the drawDot() method repeatedly. 8 9 } 10 11 }
3：抽象类的使用
抽象类不能直接使用，必须用子类去实现抽象类，然后使用其子类的实例。然而可以
创建一个变量，其类型是一个抽象类，并让它指向具体子类的一个实例，也就是可以使用抽
象类来充当形参，实际实现类作为实参，也就是多态的应用。
不能有抽象构造方法或抽象静态方法。
abstract类的子类为它们父类中的所有抽象方法提供实现，否则它们也是抽象类。
1 public class MachineDrawing extends Drawing { 2 3 public void drawDot (int machX, int machY) { 4 5 // 画点 6 7 } 8 9 }Drawing d = new MachineDrawing();4：抽象类和抽象方法
在下列情况下，一个类将成为抽象类：
（1） ：当一个类的一个或多个方法是抽象方法时；
（2） ：当类是一个抽象类的子类，并且不能为任何抽象方法提供任何实现细节或方法主
体时；
（3） ：当一个类实现一个接口，并且不能为任何抽象方法提供实现细节或方法主体时；
注意：
（1） ：这里说的是这些情况下一个类将成为抽象类，没有说抽象类一定会有这些情况。
（2） ：一个典型的错误：抽象类一定包含抽象方法。 但是反过来说“包含抽象方法的类一
定是抽象类”就是正确的。
（3） ：事实上，抽象类可以是一个完全正常实现的类
二：接口的基本概念
接口可以说是 Java程序设计中最重要的概念之一了， “面向接口编程”是面向对象世界
的共识，所以深刻理解并熟练应用接口是每一个学习Java 编程人员的重要任务
1：接口概念
Java 可以创建一种称作接口(interface)的类，在这个类中，所有的成员方法都是抽象的，
也就是说它们都只有定义而没有具体实现，接口是抽象方法和常量值的定义的集合。从本质
上讲，接口是一种特殊的抽象类，这种抽象类中只包含常量和方法的定义，而没有变量和
方法的实现。定义接口的语法格式如下：
访问修饰符 修饰符 interface 接口名称 {
抽象属性集
抽象方法集
}
示例程序：Runner.java
1 public interface Runner { 2 3 int ID = 1; 4 5 public void start(); 6 7 public void run(); 8 9 public void stop(); 10 11 }
目前看来接口和类差不多。确实如此，接口本就是从抽象类中演化而来的，因而除特别
规定，接口享有和类同样的“待遇” 。比如，源程序中可以定义 0~多个类或接口，但最多只
能有一个 public的类或接口，如果有则源文件必须取和 public的类和接口相同的名字。和类
的继承格式一样，接口之间也可以继承，子接口可以继承父接口中的常量和抽象方法并添加
新的抽象方法等。
但接口有其自身的一些特性：
Java 类在继承父类的同时可以同时实现多个接口，也继承了所有接口中的全部成分，
仍然必须重写（实现）全部抽象方法，否则只能声明为抽象类。
类实现多个接口时，您需要做的仅是在关键字“implements”后用逗号分隔接口。总之，
接口就是其它类需要实现的行为模板(以方法的形式表现)。
例：接口定义及实现
程序：Person.java
1 public class Person implements Runner { 2 3 public void start() { 4 5 //弯腰、蹬腿、咬牙、瞪眼、 开跑 6 7 } 8 9 public void run() { 10 11 // 摆动手臂、 维持直线方向 12 13 } 14 15 public void stop() { 16 17 // 减速直至停止、喝水。 18 19 } 20 21 } 22 23
2：为什么使用接口
两个类中的两个类似的功能，调用它们的类动态地决定一种实现， 那它们提供一个抽象
父类，子类分别实现父类所定义的方法。
问题的出现：Java 是一种单继承的语言，一般情况下，哪个具体类可能已经有了一个父
类，解决是给它的父类加父类，或者给它父类的父类加父类，只到移动到类等级结构的最顶
端。这样一来， 对一个具体类的可插入性的设计，就变成了对整个等级结构中所有类的修改。
接口是可插入性的保证。
在一个等级结构中的任何一个类都可以实现一个接口， 这个接口会影响到此类的所有子
类，但不会影响到此类的任何父类。此类将不得不实现这个接口所规定的方法，而其子类可
以从此类自动继承这些方法，当然也可以选择置换掉所有的这些方法，或者其中的某一些方
法，这时候，这些子类具有了可插入性（并且可以用这个接口类型装载，传递实现了他的所
有子类） 。
我们关心的不是哪一个具体的类，而是这个类是否实现了我们需要的接口。
接口提供了关联以及方法调用上的可插入性，软件系统的规模越大，生命周期越长，接
口使得软件系统的灵活性和可扩展性，可插入性方面得到保证。
3：接口的基本作用
接口把方法的特征和方法的实现分割开来。这种分割体现在接口常常代表一个角色，它
包装与该角色相关的操作和属性，而实现这个接口的类便是扮演这个角色的演员。一个角色
由不同的演员来演，而不同的演员之间除了扮演一个共同的角色之外，并不要求其它的共同
之处。
对于下述情况，接口是有用的：
（1） 声明方法，期望一个或更多的类来实现该方法。
（2）揭示一个对象的编程接口，而不揭示类的实际程序体。 （当将类的一个包输送到其
它开发程序中时它是非常有用的。 ）
（3） 捕获无关类之间的相似性，而不强迫类关系。
（4）可以作为参数被传递到在其它对象上调用的方法中
4：接口示例
1：接口示例1：接口定义，接口实现类
2：接口示例2：一个接口可以有多个不同的实现类
3：接口示例3：一个类可以继承，也可以实现
三：多重接口
1：多重接口的基本概念
一个类只可以继承一个父类（保持有兄弟关系，同属一族） ，但可以实现多个接口，而
不需要在继承树中同属一个族。一个类实现多个接口就被称为多重接口。
类不可多重继承，因为两个父类的变量或方法可能重复。而接口不会继承变量，即便两
个接口方法定义相同，接口中没有方法实现，类中也只有一个方法实现。
如下图所示：SeaPlane实现了Flyable和 Sailer 两个接口，继承了 Airplane 类
接口的多重实现机制从一定程度上弥补了 Java 类单继承的局限，不但多个无关的类可
以实现同一个接口，一个类可以同时实现多个无关的接口。与继承关系类似，接口与其实现
类之间存在多态性。如果说继承父类代表着获得一种“家族身份”的话，实现接口则意味着
取得了某种“资格” 。在 java GUI（Graphical User Interface，图形用户界面）事件处理中，
大量使用了接口，届时读者会对此有更深入的了解。
2：extends和implements
注意 extends从句放在 implements 从句之前，这样一个类既具有自己定义的方法，继
承父类方法，同时具有覆盖的接口方法。
1 class Bird extends Animal implements Flyable{ 2 3 //自己定义 4 5 public void buildNest(){} 6 7 public void layEggs(){} 8 9 //继承父类 10 11 public void eat(){} 12 13 //覆盖方法 14 15 public void takeOff(){//加速起飞} 16 17 public void land(){//减速着陆} 18 19 public void fly(){//保持引擎运转} 20 21 } 22 23
3：接口多继承
事实上，Java的接口是可以实现多继承的，类不允许多继承。如下示例：
1 public interface Test extends A,B { 2 3 //定义 4 5 } 6 7 interface A{ 8 9 //定义 10 11 } 12 13 interface B{ 14 15 //定义 16 17 }
四：接口的基本思想
接口及相关机制的最基本作用在于：通过接口可以实现不相关类的相同行为，而不需考
虑这些类之间的层次关系。根据接口可以了解对象的交互界面，而不需了解对象所属的类。
面向对象程序设计讲究“提高内聚，降低耦合” ，那么不同的程序模块怎么相互访问呢，
就是通过接口，也就是接口是各部分对外的统一外观。接口在 Java 程序设计中体现的思想
就是隔离，因为接口只是描述一个统一的行为，所以开发人员在面向接口编程时并不关心具
体的实现。
由以上讲到的接口的作用和基本思想可以看到，接口在面向对象的 Java 程序设计中占
有举足轻重的地位。事实上在设计阶段最重要的任务之一就是设计出各部分的接口，然后通
过接口的组合，形成程序的基本框架结构。
具体的接口的在设计和实现中的使用，本书将在第二部分 Java 程序设计和第三部分案
例分析里面，结合具体的例子详细讲述，希望同学们好好体会。
五：接口作为类型使用
1：接口的使用
接口的使用与类的使用有些不同。
在需要使用类的地方，会直接使用 new关键字来构建一个类的实例进行应用：
ClassA a = new ClassA(); 这是正确的
但接口不可以这样用，因为接口不能直接使用 new关键字来构建实例。
InterfaceA a = new InterfaceA(); 这是错误的
接口在使用的时候要实例化相应的实现类。
InterfaceA a = new ImplementsA(); 这是正确的
下面就可以使用a.method()的方式来调用接口的方法了。
2：接口作为类型使用
接口作为引用类型来使用,任何实现该接口的类的实例都可以存储在该接口类型的变量
中，通过这些变量可以访问类中所实现的接口中的方法，Java 运行时系统会动态地确定应
该使用哪个类中的方法，实际上是调用相应的实现类的方法。
示例如下：
1 public class Test { 2 3 public void test1(A a){ 4 5 a.doSth(); 6 7 } 8 9 public static void main(String[] args) { 10 11 Test t = new Test(); 12 13 14 15 A a = new B(); 16 17 t.test1(a); 18 19 } 20 21 } 22 23 interface A{ 24 25 public int doSth(); 26 27 } 28 29 class B implements A{ 30 31 @Override 32 33 public int doSth() { 34 35 System.out.println("now in B"); 36 37 return 123; 38 39 } 40 41 }
运行结果：now in B
大家看到接口可以作为一个类型来使用，把接口作为方法的参数和返回类型。
六：接口和抽象类的选择
由于从某种角度讲，接口是一种特殊的抽象类，它们的渊源颇深，有很大的相似之处，
所以在选择使用谁的问题上很容易迷糊。
很多人有过这样的疑问：为什么有的地方必须使用接口而不是抽象类，而在另一些地方，
又必须使用抽象类而不是接口呢？或者说，在考虑Java类的一般化问题时，很多人会在接口和
抽象类之间犹豫不决，甚至随便选择一种。
实际上接口和抽象类的选择不是随心所欲的。 要理解接口和抽象类的选择原则，有两个概
念很重要：对象的行为和对象的实现。如果一个实体可以有多种实现方式，则在设计实体行为的
描述方式时，应当达到这样一个目标：在使用实体的时候，无需详细了解实体行为的实现方式。
也就是说，要把对象的行为和对象的实现分离开来。既然 Java 的接口和抽象类都可以定义不提
供具体实现的方法，在分离对象的行为和对象的实现时， 到底应该使用接口还是使用抽象类呢？
在接口和抽象类的选择上，必须遵守这样一个原则： 行为模型应该总是通过接口而不是抽象
类定义。所以通常是：
（1） ：优先选用接口，尽量少用抽象类。
练习实践
程序 1：
接口与Java 的“多继承”
需求：定义多个接口，并实现多接口继承
目标：
1. 接口的含义；
2. Java 中多继承的接口实现；
程序：
1 //: Adventure.java 2 3 package com.useful.java.part3; 4 5 import java.util.*; 6 7 interface CanFight { 8 9 void fight(); 10 11 } 12 13 interface CanSwim { 14 15 void swim(); 16 17 } 18 19 interface CanFly { 20 21 void fly(); 22 23 } 24 25 class ActionCharacter { 26 27 public void fight() {} 28 29 } 30 31 class Hero extends ActionCharacter implements CanFight, CanSwim, CanFly { 32 33 public void swim() {} 34 35 public void fly() {} 36 37 } 38 39 public class Adventure { 40 41 static void t(CanFight x) { x.fight(); } 42 43 static void u(CanSwim x) { x.swim(); } 44 45 static void v(CanFly x) { x.fly(); } 46 47 static void w(ActionCharacter x) { x.fight(); } 48 49 public static void main(String[] args) { 50 51 Hero i = new Hero(); 52 53 t(i); // Treat it as a CanFight 54 55 u(i); // Treat it as a CanSwim 56 57 v(i); // Treat it as a CanFly 58 59 w(i); // Treat it as an ActionCharacter 60 61 } 62 63 }
说明：
1、 Java 和C++不同，不存在多继承，如果非在实现多继承，那只有通过接口，变向实
现；
2、 从中可以看到，Hero 将具体类 ActionCharacter 同接口 CanFight，CanSwim 以及
CanFly合并起来。 按这种形式合并一个具体类与接口的时候， 具体类必须首先出现，
然后才是接口（否则编译器会报错） 。请注意 fight()的签名在 CanFight 接口与
作业
1：定义一个对象“交通工具” ，并定义接口，说明交通工具可以移动。继承交通工具而产生
汽车、飞机、轮船，并定义类来实现其移动的方法。
2：定义一个类来使用上面的接口
浙公网安备 33010602011771号