Java面向对象编程：抽象类、接口、访问控制与多态性

### Java面向对象编程：抽象类、接口、访问控制与多态性 #### 1. 抽象方法与抽象基类 抽象方法是在类声明中出现但省略了方法体的方法。声明了一个或多个抽象方法的类必须被声明为抽象类。若创建了抽象方法却忘记将类声明为抽象类，Java编译器会报错。 即便一个类为其所有方法都提供了实现，也可以将其声明为抽象类，这样能防止使用`new`操作符直接创建该抽象类的对象，但这种情况并非普遍做法。 抽象基类的主要目的是提供一组公共接口方法，这些方法的实现预期在继承层次结构中更低层的某个派生类中找到。设计人员在希望基类指定而非实现行为，且期望派生类实现基类接口指定的行为时，会在应用程序架构中使用抽象类。这种设计方式（上层为抽象，下层为具体实现）能使架构更易于扩展新功能，而非进行修改，为应用程序架构注入稳定性。 在UML中表达抽象基类时，抽象类可以有字段和具体方法，就像普通类一样，但抽象方法用斜体表示。例如下面这个抽象类示例： ```java // Example 11.9: AbstractClass.java public abstract class AbstractClass { public AbstractClass(){ System.out.println("AbstractClass object created!"); } public abstract void printMessage(); public abstract void setMessage(String message); } ``` ```java // Example 11.10: DerivedClass.java public class DerivedClass extends AbstractClass { private String _message = null; public DerivedClass(String message){ _message = "Message from DerivedClass: " + message; System.out.println("DerivedClass object created!"); } public DerivedClass(){ this("DerivedClass message!"); } public void printMessage(){ System.out.println(_message); } public void setMessage(String message){ _message = "Message from DerivedClass: " + message; } } ``` 测试驱动程序如下： ```java // Example 11.11: DriverApplication.java public class DriverApplication { public static void main(String[] args){ AbstractClass ac1 = new DerivedClass(); DerivedClass dc1 = new DerivedClass(); ac1.printMessage(); ac1.setMessage("I Love Java!!!"); ac1.printMessage(); dc1.printMessage(); dc1.setMessage("I hope you love Java too!!!"); dc1.printMessage(); } } ``` 总结来说，抽象方法省略了方法体，声明了抽象方法的类必须为抽象类。抽象类的主要目的是为一组类接口方法提供规范，设计人员使用抽象类可增强应用程序架构的稳定性。 #### 2. 接口 接口是一种Java构造，类似于隐式的抽象类。在Java中，一个派生类只能扩展一个类的行为，但可以实现任意数量的接口。 接口的目的是为一组公共接口方法提供规范，接口声明会引入一种新的数据类型。Java接口只能包含四种类型的成员： - 常量字段：所有接口字段隐式为公共、静态和最终的。 - 抽象方法：所有接口方法隐式为公共和抽象的。 - 嵌套类声明：隐式为公共和静态的。 - 嵌套接口声明：具有与接口相同的特性。 抽象类和接口的区别如下表所示： | 抽象类 | 接口 | | --- | --- | | 必须使用`abstract`关键字声明为抽象类。 | 隐式为抽象的，不鼓励在接口声明中使用`abstract`关键字。 | | 可以包含抽象方法和具体方法，具体方法可以是公共、私有或受保护的。 | 只能包含抽象方法，所有方法隐式为公共和抽象的，冗余声明为公共和抽象是允许但不鼓励的。 | | 可以包含公共、私有和受保护的变量数据字段和常量。 | 只能包含公共常量字段，所有字段隐式为公共、静态和最终的，冗余声明为公共、静态和最终是允许但不鼓励的。 | | 可以包含嵌套类和接口声明，这些内部类和接口声明隐式为公共和静态的。 | 可以包含嵌套类和接口声明，这些内部类和接口声明隐式为公共和静态的。 | | 可以扩展一个类但实现多个接口。 | 可以扩展多个接口。 | 在UML中，接口有两种表达方式：一种是用一个简单的圆圈，旁边标注接口名称；另一种是使用包含`<< interface >>`构造型的普通类图。 下面是一个接口的示例： ```java // Example 11.12: MessagePrinter.java interface MessagePrinter { void printMessage(); void setMessage(String message); } ``` ```java // Example 11.13: MessagePrinterClass.java public class MessagePrinterClass implements MessagePrinter { private String _message = null; public MessagePrinterClass(String message){ _message = message; } public Me ```