Java中的抽象类

作者: Arvin Chen 分类: Java 来源: Break易站(www.breakyizhan.com)

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。

而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。

由于抽象类不能实例化对象,所以抽象类必须被继承,才能被使用。也是因为这个原因,通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。

父类包含了子类集合的常见的方法,但是由于父类本身是抽象的,所以不能使用这些方法。

在Java中抽象类表示的是一种继承关系,一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。

Java 抽象类

在Java语言中使用abstract class来定义抽象类。如下实例:

/* 文件名 : Employee.java */
public abstract class Employee
{
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   public Employee(String name, String address, int number)
   {
      System.out.println("Constructing an Employee");
      this.name = name;
      this.address = address;
      this.number = number;
   }
   public double computePay()
   {
     System.out.println("Inside Employee computePay");
     return 0.0;
   }
   public void mailCheck()
   {
      System.out.println("Mailing a check to " + this.name
       + " " + this.address);
   }
   public String toString()
   {
      return name + " " + address + " " + number;
   }
   public String getName()
   {
      return name;
   }
   public String getAddress()
   {
      return address;
   }
   public void setAddress(String newAddress)
   {
      address = newAddress;
   }
   public int getNumber()
   {
     return number;
   }
}

注意到该 Employee 类没有什么不同,尽管该类是抽象类,但是它仍然有 3 个成员变量,7 个成员方法和 1 个构造方法。 现在如果你尝试如下的例子:

/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      /* 以下是不允许的,会引发错误 */
      Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);
 
      System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
      e.mailCheck();
    }
}

当你尝试编译AbstractDemo类时,会产生如下错误:

Employee.java:46: Employee is abstract; cannot be instantiated
      Employee e = new Employee("George W.", "Houston, TX", 43);
                   ^
1 error

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。);

Java继承抽象类

我们能通过一般的方法继承Employee类:

/* 文件名 : Salary.java */
public class Salary extends Employee
{
   private double salary; //Annual salary
   public Salary(String name, String address, int number, double
      salary)
   {
       super(name, address, number);
       setSalary(salary);
   }
   public void mailCheck()
   {
       System.out.println("Within mailCheck of Salary class ");
       System.out.println("Mailing check to " + getName()
       + " with salary " + salary);
   }
   public double getSalary()
   {
       return salary;
   }
   public void setSalary(double newSalary)
   {
       if(newSalary >= 0.0)
       {
          salary = newSalary;
       }
   }
   public double computePay()
   {
      System.out.println("Computing salary pay for " + getName());
      return salary/52;
   }
}

尽管我们不能实例化一个 Employee 类的对象,但是如果我们实例化一个 Salary 类对象,该对象将从 Employee 类继承 7 个成员方法,且通过该方法可以设置或获取三个成员变量。

/* 文件名 : AbstractDemo.java */
public class AbstractDemo
{
   public static void main(String [] args)
   {
      Salary s = new Salary("Mohd Mohtashim", "Ambehta, UP", 3, 3600.00);
      Employee e = new Salary("John Adams", "Boston, MA", 2, 2400.00);
 
      System.out.println("Call mailCheck using Salary reference --");
      s.mailCheck();
 
      System.out.println("\n Call mailCheck using Employee reference--");
      e.mailCheck();
    }
}

以上程序编译运行结果如下:

Constructing an Employee
Constructing an Employee
Call mailCheck using  Salary reference --
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to Mohd Mohtashim with salary 3600.0

Call mailCheck using Employee reference--
Within mailCheck of Salary class
Mailing check to John Adams with salary 2400.

Java抽象方法

如果你想设计这样一个类,该类包含一个特别的成员方法,该方法的具体实现由它的子类确定,那么你可以在父类中声明该方法为抽象方法。

Abstract 关键字同样可以用来声明抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体。

抽象方法没有定义,方法名后面直接跟一个分号,而不是花括号。

public abstract class Employee
{
   private String name;
   private String address;
   private int number;
   
   public abstract double computePay();
   
   //其余代码
}

声明抽象方法会造成以下两个结果:

  • 如果一个类包含抽象方法,那么该类必须是抽象类。
  • 任何子类必须重写父类的抽象方法,或者声明自身为抽象类。

继承抽象方法的子类必须重写该方法。否则,该子类也必须声明为抽象类。最终,必须有子类实现该抽象方法,否则,从最初的父类到最终的子类都不能用来实例化对象。

如果Salary类继承了Employee类,那么它必须实现computePay()方法:

Java抽象类总结规定

  • 1. 抽象类不能被实例化(初学者很容易犯的错),如果被实例化,就会报错,编译无法通过。只有抽象类的非抽象子类可以创建对象。
  • 2. 抽象类中不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类必定是抽象类。
  • 3. 抽象类中的抽象方法只是声明,不包含方法体,就是不给出方法的具体实现也就是方法的具体功能。
  • 4. 构造方法,类方法(用 static 修饰的方法)不能声明为抽象方法。
  • 5. 抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现,除非该子类也是抽象类。

Java中的抽象类与C++中的抽象类

在C ++中,如果一个类至少有一个纯虚函数,那么这个类就变得抽象了。与C ++不同,在Java中,使用单独的关键字摘要来创建类抽象。

// An example abstract class in Java
abstract class Shape {
    int color;

    // An abstract function (like a pure virtual function in C++)
    abstract void draw(); 
}

以下是关于Java中抽象类的一些重要观察。

1)与C ++一样,在Java中,抽象类的实例不能创建,但我们可以引用抽象类类型。

abstract class Base {
    abstract void fun();
}
class Derived extends Base {
    void fun() { System.out.println("Derived fun() called"); }
}
class Main {
    public static void main(String args[]) { 
    
        // Uncommenting the following line will cause compiler error as the 
        // line tries to create an instance of abstract class.
        // Base b = new Base();

        // We can have references of Base type.
        Base b = new Derived();
        b.fun(); 
    }
}

输出:

Derived fun() called

2)像C ++一样,抽象类可以包含Java中的构造函数。并且在创建一个继承类的实例时调用抽象类的构造函数。例如,以下是有效的Java程序。

// An abstract class with constructor
abstract class Base {
    Base() { System.out.println("Base Constructor Called"); }
    abstract void fun();
}
class Derived extends Base {
    Derived() { System.out.println("Derived Constructor Called"); }
    void fun() { System.out.println("Derived fun() called"); }
}
class Main {
    public static void main(String args[]) { 
       Derived d = new Derived();
    }
}

输出:

Base Constructor Called
Derived Constructor Called

3)在Java中,我们可以拥有一个没有抽象方法的抽象类。这使我们能够创建无法实例化的类,但只能被继承。

// An abstract class without any abstract method
abstract class Base {   
    void fun() { System.out.println("Base fun() called"); }
}
 
class Derived extends Base { }
 
class Main {
    public static void main(String args[]) { 
        Derived d = new Derived();
        d.fun();
    }
}

输出:

Base fun() called

4)抽象类也可以有最终的方法(不能被覆盖的方法)。例如,以下程序编译并运行良好。

// An abstract class with a final method
abstract class Base {
    final void fun() { System.out.println("Derived fun() called"); }
}
 
class Derived extends Base {}
 
class Main {
    public static void main(String args[]) { 
       Base b = new Derived();
       b.fun();
    }
} 

输出:

Derived fun() called
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