深入解析面试常问的Java 接口与抽象类问题

vlambda
2021-03-02

深入解析面试常问的Java 接口与抽象类问题

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在我们学习编程的时候，对接口存在的意义实在困惑，自己乱写代码的时候基本上不可能意识到需要去写接口，不知道接口到底有什么用，为什么要定义接口，感觉定义接口只是提前做了个多余的工作。

这里先抛出一个形象的解释，大家带着这个解释结合全文来理解接口存在的意义是什么：

我们把电脑主板上的内存插槽，显卡插槽等类比为接口，为什么在主板上搞这么多插槽呢？多浪费机箱空间啊？直接用电烙铁把显卡和内存的引脚一根一根焊到主板上不就得了。估计读到这里大伙儿心里也大概明白了接口的大致作用，焊死了后，如果你焊错位置了或者拆电脑的时候，就需要使用电烙铁进行拆装，多愚蠢哦。

1. 什么是抽象类

在了解抽象类之前，先来了解一下抽象方法。抽象方法是一种特殊的方法：它只有声明，而没有具体的实现。抽象方法的声明格式为：

抽象方法必须用abstract关键字进行修饰。如果一个类含有抽象方法，则称这个类为抽象类，抽象类必须在类前用abstract关键字修饰。因为抽象类中含有无具体实现的方法，所以不能用抽象类创建对象。

下面要注意一个问题：在《JAVA编程思想》一书中，将抽象类定义为“包含抽象方法的类”，但是后面发现如果一个类不包含抽象方法，只是用abstract修饰的话也是抽象类。也就是说抽象类不一定必须含有抽象方法。个人觉得这个属于钻牛角尖的问题吧，因为如果一个抽象类不包含任何抽象方法，为何还要设计为抽象类？所以暂且记住这个概念吧，不必去深究为什么。

public abstract class ClassName { abstract void fun();}

从这里可以看出，抽象类就是为了继承而存在的，如果你定义了一个抽象类，却不去继承它，那么等于白白创建了这个抽象类，因为你不能用它来做任何事情。对于一个父类，如果它的某个方法在父类中实现出来没有任何意义，必须根据子类的实际需求来进行不同的实现，那么就可以将这个方法声明为abstract方法，此时这个类也就成为abstract类了。

包含抽象方法的类称为抽象类，但并不意味着抽象类中只能有抽象方法，它和普通类一样，同样可以拥有成员变量和普通的成员方法。注意，抽象类和普通类的主要有三点区别：

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）抽象类不能用来创建对象；

3）如果一个类继承于一个抽象类，则子类必须实现父类的抽象方法。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。

在其他方面，抽象类和普通的类并没有区别。

2. 什么是接口

接口，英文称作interface，在软件工程中，接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里，我们可以体会到Java语言设计者的初衷，它是对行为的抽象。在Java中，定一个接口的形式如下：

public interface InterfaceName {}

接口中可以含有变量和方法。但是要注意，接口中的变量会被隐式地指定为public static final变量（并且只能是public static final变量，用private修饰会报编译错误），而方法会被隐式地指定为public abstract方法且只能是public abstract方法（用其他关键字，比如private、protected、static、 final等修饰会报编译错误），并且接口中所有的方法不能有具体的实现，也就是说，接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别，接口是一种极度抽象的类型，它比抽象类更加“抽象”，并且一般情况下不在接口中定义变量。

要让一个类遵循某组特地的接口需要使用implements关键字，具体格式如下：

class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{}

可以看出，允许一个类遵循多个特定的接口。如果一个非抽象类遵循了某个接口，就必须实现该接口中的所有方法。对于遵循某个接口的抽象类，可以不实现该接口中的抽象方法。

3. 接口的特性

接口和类其中不同的一点就是，我们「无法像类一样使用 new 运算符来实例化一个接口」：

x = new Concept(. . .); // ERROR

原因也很简单，接口连具体的构造方法都没有，肯定是无法实例化的。

当然，尽管不能构造接口的对象，声明接口的变量还是可以的：

Concept x; // OK

接口变量必须引用实现了接口的类对象：

x = new Implementation(. . .); // OK provided Implementation implements Concept

接下来，如同使用 instanceof 检查一个对象是否属于某个特定类一样，也可以使用 instanceof检查一个对象是否实现了某个特定的接口：

if(x instanceof Concept){   ...  }

另外，与可以建立类的继承关系一样，「接口也可以被继承」：

public interface Concept1 {      void idea1();      void idea2();  }  -------------------------------------------    public interface Concept2 extends Concept1{   double idea3();  }

当然，读到这里大家可能依然无法理解，既然有了抽象类，为什么 Java 程序设计语言还要不辞辛苦地引入接口这个概念？

很重磅！因为「一个类可以实现多个接口，但是一个类只能继承一个父类」。正是接口的出现打破了 Java 这种单继承的局限，为定义类的行为提供了极大的灵活性。

class Implementation implements Concept1, Concept2 // OK

有一条实际经验：在合理的范围内尽可能地抽象。显然，接口比抽象类还要抽象。因此，一般更倾向使用接口而不是抽象类。

4. 接口存在的意义

接口并非多余，「接口是用来提供公用的方法，规定子类的行为的」。举个例子，让大家直观的感受下接口的作用：

比如有个网站，需要保存不同客户的信息，有些客户从 Web 网站来，有些客户从手机客户端来，有些客户直接从后台管理系统录入。假设不同来源的客户有不同的处理业务流程，这个时候我们定义接口来提供一个保存客户信息的方法，然后不同的平台实现我们这个保存客户信息的接口，以后保存客户信息的话，我们只需要知道这个接口就可以了，具体调用的方法被封装成了黑盒子，这也就是 Java 的多态的体现，「接口帮助我们对这些有相同功能的方法做了统一管理」。