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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」。


深入解析面试常问的Java 接口与抽象类问题


再比如说,我们要做一个画板程序,其中里面有一个面板类,主要负责绘画功能,然后你就定义了这个类,可是在不久的将来,你突然发现这个类满足不了你了,然后你又要重新设计这个类,更糟糕是你可能要废弃这个现有的类,那么其他引用这个类的地方也需要做出修改,显然这样非常麻烦。


如果你一开始定义了一个接口,把绘画功能放在这个接口里,然后定义类时实现这个接口,那么你只需要用这个接口去引用实现它的类就行了,以后要修改的话只不过是引用另一个类而已。「接口的使用提高了代码的可维护性和可扩展性」。


另外,从这两个例子我们也能看出,接口不仅「降低了代码的耦合度」,而且仅仅描叙了程序对外的服务,不涉及任何具体的实现细节,这样也就比较「安全」一些。


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