【Java第21集】java抽象类（Abstract Class）详解

文章目录

• 一、抽象类的定义
• • 1. 语法格式
  • 2. 核心特征
• 二、抽象类的核心用途
• • 1. 定义公共接口
  • 2. 提供默认实现
  • 3. 实现代码复用
• 三、抽象类的使用规则
• • 1. 抽象方法的定义
  • 2. 抽象类的继承
  • 3. 抽象类的实例化
  • 4. 常见限制
• 四、抽象类与接口的区别
• 五、实际应用场景
• • 1. 统一行为规范
  • 2. 模板方法模式
  • 3. 限制类的继承
• 六、示例代码
• • 1. 定义抽象类
  • 2. 实现子类
  • 3. 使用抽象类
• 七、总结

Java中的抽象类（Abstract Class）是面向对象编程中的重要概念，它通过abstract关键字声明，用于定义一组相关类的公共行为和属性。抽象类不能被实例化，只能作为其他类的基类存在，其核心作用是提取共性、强制子类实现特定方法，并提供代码复用的能力。以下是关于Java抽象类的详细介绍：

一、抽象类的定义

1. 语法格式

abstract class 类名 { // 可以包含成员变量、构造方法、具体方法和抽象方法 abstract void 抽象方法名(); // 抽象方法没有方法体}

2. 核心特征

• 不能被实例化：抽象类不能使用new关键字直接创建对象。
• 可以包含抽象方法：抽象方法只有方法声明，没有具体实现（用abstract修饰）。
• 可以包含具体方法：抽象类中可以定义普通方法（有具体实现的方法）。
• 可以包含构造方法：抽象类的构造方法用于初始化子类对象的公共属性。
• 可以有成员变量：抽象类可以定义成员变量（包括static、final等类型）。
• 继承关系：子类继承抽象类后，必须实现所有抽象方法（除非子类也是抽象类）。

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二、抽象类的核心用途

1. 定义公共接口

抽象类通过抽象方法定义一组子类的共同行为契约，要求子类必须实现这些方法。
示例：

abstract class Animal { // 抽象方法：所有动物必须实现的接口 public abstract void makeSound(); // 具体方法：所有动物共享的行为 public void sleep() { System.out.println(\"This animal is sleeping.\"); }}

2. 提供默认实现

抽象类可以包含具体方法，为子类提供通用的默认实现，减少代码重复。
示例：

abstract class Shape { // 公共方法：计算面积的默认实现（可被子类覆盖） public abstract double area(); // 具体方法：打印形状信息 public void displayInfo() { System.out.println(\"Shape with area: \" + area()); }}

3. 实现代码复用

抽象类可以定义成员变量和构造方法，子类继承后可以直接使用这些共享的属性和初始化逻辑。
示例：

abstract class Employee { protected String name; protected int id; public Employee(String name, int id) { this.name = name; this.id = id; } public abstract double computePay();}

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三、抽象类的使用规则

1. 抽象方法的定义

• 抽象方法必须使用abstract关键字修饰，且没有方法体（即没有{}）。
• 抽象方法的访问权限不能是private，因为子类无法继承私有方法。
• 抽象方法不能是static，因为静态方法属于类而非对象。

2. 抽象类的继承

• 子类继承抽象类后，必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明为抽象类。
• 抽象类可以继承其他抽象类或具体类。

3. 抽象类的实例化

• 抽象类本身不能被实例化，但可以通过多态的形式，用抽象类引用指向子类对象。
  示例：

Animal myDog = new Dog(); // Dog是Animal的子类myDog.makeSound(); // 调用Dog类的实现

4. 常见限制

• abstract不能与final共存：final类不能被继承，而abstract类必须被继承。
• abstract不能与private共存：私有方法无法被继承，因此无法实现抽象方法。
• abstract不能与static共存：静态方法属于类级别，而抽象方法需要子类实现。

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四、抽象类与接口的区别

特性 抽象类（Abstract Class） 接口（Interface） 是否能实例化 否 否 是否能包含具体方法 是（默认方法、静态方法） 是（Java 8+ 默认方法、静态方法） 是否能包含成员变量 是（可以是任何访问权限） 否（只能是public static final常量） 是否能有构造方法 是 否 是否支持多继承 否（一个类只能继承一个抽象类） 是（一个类可以实现多个接口） 访问权限 可定义不同访问权限（protected、public等） 方法默认是public，变量默认是public static final 适用场景 需要共享代码、构造器初始化、定义部分默认实现 定义行为契约、多继承、解耦实现与接口

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五、实际应用场景

1. 统一行为规范

当多个类需要实现相同的行为（如draw()、compute()），但具体实现不同时，可以定义抽象类。
示例：

abstract class Shape { abstract double area();}class Circle extends Shape { private double radius; public Circle(double radius) { this.radius = radius; } @Override double area() { return Math.PI * radius * radius; }}class Rectangle extends Shape { private double width, height; public Rectangle(double width, double height) { this.width = width; this.height = height; } @Override double area() { return width * height; }}

2. 模板方法模式

抽象类通过具体方法定义算法框架，子类实现具体步骤。
示例：

abstract class ReportTemplate { public void generateReport() { collectData(); formatData(); printReport(); } abstract void collectData(); abstract void formatData(); void printReport() { System.out.println(\"Printing report...\"); }}

3. 限制类的继承

通过将类定义为抽象类，防止其他类直接实例化，只能通过继承来扩展功能。
示例：

abstract class DatabaseConnection { public abstract void connect(); public abstract void disconnect();}

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六、示例代码

1. 定义抽象类

// 抽象类：定义动物的公共行为abstract class Animal { protected String name; public Animal(String name) { this.name = name; } // 抽象方法：子类必须实现 public abstract void makeSound(); // 具体方法：所有动物共享 public void sleep() { System.out.println(name + \" is sleeping.\"); }}

2. 实现子类

// 具体类：Dog实现Animal的抽象方法class Dog extends Animal { public Dog(String name) { super(name); } @Override public void makeSound() { System.out.println(name + \" says: Woof!\"); }}// 具体类：Cat实现Animal的抽象方法class Cat extends Animal { public Cat(String name) { super(name); } @Override public void makeSound() { System.out.println(name + \" says: Meow!\"); }}

3. 使用抽象类

public class Main { public static void main(String[] args) { // 通过多态调用抽象类方法 Animal myDog = new Dog(\"Buddy\"); Animal myCat = new Cat(\"Whiskers\"); myDog.makeSound(); // 输出: Buddy says: Woof! myDog.sleep(); // 输出: Buddy is sleeping. myCat.makeSound(); // 输出: Whiskers says: Meow! myCat.sleep(); // 输出: Whiskers is sleeping. }}

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七、总结

• 抽象类的核心价值：通过提取共性行为和属性，提供统一的接口和默认实现，同时强制子类完成具体实现。
• 适用场景：需要共享代码、定义部分默认实现、限制类的实例化时。
• 与接口的互补性：抽象类适合处理状态和行为的继承，而接口更适合定义行为契约和多继承需求。