如何在 Java 中区分抽象类和接口

简介

Java 是一种广泛使用的编程语言，它提供了两种用于代码组织和重用的强大结构：抽象类和接口。理解这两个概念之间的差异对于 Java 开发人员在设计应用程序时做出明智的决策至关重要。本教程将引导你了解 Java 中抽象类和接口之间的基本差异，帮助你根据项目需求确定最合适的方法。

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理解抽象类

什么是抽象类？

Java 中的抽象类是一种特殊类型的类，不能直接实例化。它作为其他类继承的蓝图或模板。抽象类可以包含抽象方法和非抽象（具体）方法，以及实例变量。

抽象类的特点

不能实例化：抽象类不能直接实例化。它们只能用作其他类继承的基类。
可以包含抽象方法和非抽象方法：抽象类可以包含抽象方法（没有实现的方法）和非抽象（具体）方法。
可以包含实例变量：抽象类可以有实例变量，就像普通类一样。
可以有构造函数：抽象类可以有构造函数，用于创建从抽象类继承的类的对象时使用。
可以有访问修饰符：抽象类可以像普通类一样有访问修饰符（public、protected、private）。

何时使用抽象类？

当你有一组相关的类，它们共享共同的特征或行为时，抽象类很有用。通过创建一个抽象类，你可以定义共同的特征，并将实现细节留给子类。这促进了代码重用，并有助于在相关类之间保持一致性。

抽象类示例

// 抽象类
public abstract class Animal {
    protected String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public abstract void makeSound();

    public void eat() {
        System.out.println("The animal is eating.");
    }
}

// 具体子类
public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("The dog barks.");
    }
}

// 具体子类
public class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("The cat meows.");
    }
}

理解接口

什么是接口？

Java 中的接口是一个蓝图或契约，它定义了一组方法、常量和默认方法。接口用于实现抽象，并提供一种在不相关的类之间定义共同行为的方式。

接口的特点

不能实例化：接口不能直接实例化。它们用作类实现的模板。
默认所有方法都是抽象的：接口中的所有方法默认都是抽象的，这意味着它们没有实现。实现类必须为这些方法提供实现。
默认所有字段都是公共、静态和最终的：接口中的所有字段（变量）自动是公共、静态和最终的。
可以包含默认方法和静态方法：接口现在可以有默认方法和静态方法，这提供了一种在不破坏现有实现的情况下添加新功能的方式。
多重继承：一个类可以实现多个接口，从而实现某种形式的多重继承。

何时使用接口？

当你想要定义多个不相关的类应该实现的一组公共方法或行为时，接口很有用。这促进了代码重用、灵活性和可维护性。接口通常用于定义类必须遵守的契约或标准，而不指定实现细节。

接口示例

// 接口
public interface Flyable {
    public static final double MAX_SPEED = 500.0; // 默认是公共、静态和最终的
    public abstract void fly(); // 默认是公共和抽象的
    default void land() {
        System.out.println("物体正在降落。");
    }
    static void takeOff() {
        System.out.println("物体正在起飞。");
    }
}

// 实现接口的类
public class Airplane implements Flyable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("飞机正在飞行。");
    }
}

// 另一个实现接口的类
public class Bird implements Flyable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("鸟正在飞行。");
    }
}

区分抽象类和接口

关键区别

标准	抽象类	接口
实例化	不能直接实例化	不能直接实例化
方法	可以有抽象方法和非抽象（具体）方法	默认所有方法都是抽象的（除了默认方法和静态方法）
字段	可以有实例变量	默认所有字段都是公共、静态和最终的
继承	一个类只能扩展一个抽象类	一个类可以实现多个接口
访问修饰符	可以有访问修饰符（public、protected、private）	默认所有方法都是公共的（除了私有和受保护的静态方法）
用途	为相关类提供一个公共基类，具有共享状态和行为	定义一个类必须遵守的契约或标准，而不指定实现细节

何时使用抽象类与接口？

继承层次结构：如果你有一个定义良好的继承层次结构，并且类共享公共状态和行为，抽象类是更好的选择。
多重继承：如果你需要实现某种形式的多重继承，接口是可行的方法，因为一个类可以实现多个接口。
部分实现：如果你想提供一些默认或公共实现，抽象类更合适，因为它们可以包含抽象方法和非抽象方法。
契约和标准：如果你想定义一个多个不相关的类必须遵循的契约或标准，接口是更好的选择。

classDiagram class AbstractClass { -String name +AbstractClass(String name) +makeSound() +eat() } class Interface { <> +fly() +land() +takeOff() } class ConcreteClass1 { +ConcreteClass1(String name) +makeSound() } class ConcreteClass2 { +ConcreteClass2(String name) +makeSound() } class ConcreteClass3 { +ConcreteClass3() +fly() +land() } AbstractClass <|-- ConcreteClass1 AbstractClass <|-- ConcreteClass2 Interface <|-- ConcreteClass3

总之，抽象类和接口在 Java 中有着不同的用途。抽象类用于代码重用以及共享状态和行为，而接口用于定义类必须遵守的契约和标准。两者之间的选择取决于你的应用程序的具体需求以及继承层次结构的设计。

总结

在本 Java 教程中，你已经了解了抽象类和接口之间的关键区别。抽象类提供了部分实现并允许代码重用，而接口定义了一个契约并促进松耦合。通过理解它们各自的优势和用例，你可以为你的 Java 项目做出明智的选择，从而编写出更高效且易于维护的代码。