44从零开始学Java之详解容易让初学者懵圈的abstract抽象类、抽象方法

news2024/12/24 2:11:25

作者:孙玉昌,昵称【一一哥】,另外【壹壹哥】也是我哦

千锋教育高级教研员、CSDN博客专家、万粉博主、阿里云专家博主、掘金优质作者

前言

经过前面几篇文章的讲解,我们现在已经对面向对象有了基本的认知,掌握了面向对象的三大特征:封装、继承和多态。这三个特征可以说是面向对象的核心基础,任何一个合格的Java程序员都必须对此熟练掌握。但是只掌握三大特征还不够,面向对象中还有其他的一些重要内容,比如接下来我们要学习的几个核心修饰符。

在java中,除了我们之前学习过的访问修饰符之外,还有其他类型的修饰符,比如abstract、static、final等,这些修饰符也有着非常重要的特性,所以这也是我们必须牢牢掌握的内容!请各位掏出小本本,做好记录吧!

-----------------------------------------------前戏已做完,精彩即开始---------------------------------------------

全文大约【4000】字,不说废话,只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图视频,让你更好地理解和运用文中的技术概念,并可以给你带来具有足够启迪的思考......

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一一哥/从零开始学Java

一. abstract

1. 基本简介

abstract是Java中的一个修饰符,表示“抽象的”,只能用来修饰类和方法,不能修饰属性。如果用来修饰类,表示该类是一个抽象类;如果用来修饰方法,表示该方法是一个抽象方法。

2. 注意事项

但是我们要注意,并不是所有的类和方法,都可以用abstract来修饰。其中,private私有的、static静态的、final方法和final类,都不能用abstract来修饰!

3. 抽象的由来

看到这里,你可能会有疑惑,怎么Java还搞出了一个“抽象”的概念?这个“抽象”到底是个什么鬼东西?所以在开始学习抽象类和抽象方法之前,壹哥有必要先给大家解释一下Java中为什么要搞出“抽象”的概念。

壹哥记得以前在上哲学课的时候,有一个“抽象与具体”的例子:有个人病了,想吃水果,然后家人给他买来了苹果、葡萄、橘子等各种水果。结果这哥们都不吃,说这些不是“水果”,他就要吃“水果”!纳尼?!壹哥想知道,这世界上有一种具体的“果子”叫“水果”吗?没有吧!

再比如,壹哥让张三搜个“动物”的照片做电脑背景,结果张三告诉我没有“动物”,搜出来的不是猫,就是狗,还有一堆狮子老师啥的,反正就没有“动物”这个东西!

其实无论是上述例子中的“水果”、“动物”,还是“人”、“汽车”、“植物”等,这些概念都是一个抽象的分类。在现实世界中,可以存在“动物”的某个具体的子类对象,但并不存在“动物”这个类对象。所以,我们就不能创建出一个Animal对象!

但是我们知道,Java可以创建一个类来模拟现实世界,解决某个现实问题。假如张三创建了一个Animal类,然后他去做new Animal的操作,这不就创建出Animal对象了吗?这个操作就与现实世界有些不符了对吧,因为我们不应该创建Animal对象!我们可以创建Dog、Cat、Tiger等对象,这都没问题。

那么我们该怎么限制张三创建Animal对象呢?有办法!Java给我们提供了一个关键词来解决这个问题,这就是abstract!

在Java中,我们可以利用abstract关键字来修饰类或方法。当修饰类的时候,该类就是抽象类,它不是完整的、具体的类。另外抽象类的对象也无法独立存在,所以我们不能new一个抽象类这样我们就可以通过给一个类添加abstract关键字,限制了该类对象的创建!

另外在抽象类中,我们可以定义抽象的方法和具体的方法。比如我们定义了Animal这个类,在该类中提取了所有动物都共有的一个行为--吃!但是Animal类中的“吃”,具体的实现内容却很不容易定义出来,因为不同的动物吃的东西、方式等都不一样,那怎么办?干脆我们只在Animal中声明一个“吃”的抽象方法,但不做具体实现,具体的实现由子类自己去完成!

这就是抽象类和抽象方法存在的意义!接下来壹哥会分别给大家详细讲解抽象类与抽象方法的使用,继续往下看吧。

二. 抽象类

1. 简介

在Java中,所有的对象都是通过类来创建和描绘的,但并不是所有的类都可以用来创建和描绘对象。这就好比,工厂里所有的手机壳都是由对应的模具生产的,但反过来,并不是说所有的这些模具都必须要创建手机壳对象,有些手机壳模具生产出来只是用来展示的。如果一个类没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类,该类被abstract修饰。

2. 作用

抽象类主要是用来将差异性的方法抽象化,由子类扩展发挥;共同性的方法具体化,由所有子类继承。

比如说,一个爹有多个儿子,这些儿子吃一样的饭,喝一样的水,这就是共同性的方法,这些共同性的方法可以由父类包办实现,子类直接继承即可。

但每个儿子的爱好个性不同,有的玩车,有的玩表,有的玩核桃,还有的玩火,爹就没办法包办,这些就是差异性,怎么办?干脆由父类将这些差异性抽取成一个抽象的方法,父类不实现,交给子类去扩展实现,自由发挥。

其实,抽象类除了不能通过new的方式实例化创建对象之外,类的其它功能都依然存在,成员变量、成员方法和构造方法等的访问使用都和普通类一样。

2. 语法

我们定义抽象类的基本语法格式如下所示:

abstract class <class_name> {
    属性;
    方法;
}

abstract关键词表示该类是抽象的,class_name是抽象类的名称。

3. 特性

Java的抽象类有很多重要的特性,我们需要熟练掌握,比如:

  • 抽象类不能被实例化,即不能创建抽象类的对象,一般是由子类进行实例化完成相关操作,声明抽象类的目的主要是为了对该类进行扩展;
  • 抽象类中可以有N个抽象方法,也可以有N个非抽象方法,抽象方法并不是必须的
  • 抽象类中可以没有抽象方法,但如果一个方法是抽象方法,其所在的类必须是抽象类,否则编译阶段就报错;
  • 由于抽象类不能实例化对象,所以抽象类必须被继承后才能被使用
  • 如果一个类继承了抽象类,该类要么重写抽象类中的所有抽象方法,要么自己也抽象化;
  • 一个类不能同时被abstract和 final 修饰,因为抽象类需要被子类继承,而final类不能被继承。

掌握了以上这些特性后,壹哥通过一个案例来带大家学会抽象类的定义。

4. 案例

无论是男人还是女人,都有身高、体重这两个属性,但两者标准体重的计算却是有差异的。我们该怎么设计类来实现对男女对象的构建呢?利用抽象类,我们就可以很容易实现今天的需求。我们可以定义一个抽象的Person类,在该抽象类中定义子类的共同属性,比如身高height、体重weight等,然后再定义一个抽象方法负责计算标准体重,具体实现如下。

4.1 定义抽象父类

本案例中,计算人的标准体重只需要身高这个属性即可。所以这里我们定义一个抽象的Person类,里面有一个height属性,然后有一个抽象的standardWeight()方法,该方法没有实现,由子类负责实现。

/**
 * @author 一一哥Sun
 * 千锋教育
 * 抽象的人类:抽象类中可以有N个抽象方法,也可以有N个具体方法,也可以没有方法。
 */
public abstract class Person {
	//身高
	//public int height;
	//抽象方法只有方法的声明,没有方法体
	//计算个人标准体重,男性标准体重(kg)=[身高(cm)-80]×0.7,女性标准体重(kg)=[身高(cm)-70]×0.6
	public abstract double standardWeight(int height);
	
	//非抽象的具体方法
	public void eat() {
		System.out.println("吃吃吃...");
	}
}

4.2 定义具体类-Man

接着我们再定义一个具体的男人类Man,该类要继承抽象的Person类。子类继承抽象类时,该子类必须实现抽象类中的抽象方法,否则子类也得变成抽象类才行。

计算人的标准体重时,男性标准体重(kg)=(身高(cm)-80)×0.7,女性标准体重(kg)=(身高(cm)-70)×0.6,我们根据这个公式进行计算即可。

/**
 * @author 一一哥Sun 
 * 千锋教育
 * 男人
 */
public class Man extends Person {
	//子类具体实现个人BMI指数的计算
	//男性标准体重(kg)=[身高(cm)-80]×0.7,女性标准体重(kg)=[身高(cm)-70]×0.6
	public double standardWeight(int height) {
		return (height-80)*0.7;
	}
}

4.3 定义具体类-Woman

我们再定义一个女人类Woman,该类也继承Person类,实现抽象方法。

/**
 * @author 一一哥Sun 
 * 千锋教育
 * 男人
 */
public class Woman extends Person {
	//子类具体实现个人BMI指数的计算
	//男性标准体重(kg)=[身高(cm)-80]×0.7,女性标准体重(kg)=[身高(cm)-70]×0.6
	public double standardWeight(int height) {
		return (height-70)*0.6;
	}
}

4.4 测试结果

接下来我们再定义一个测试类,来创建类的对象,看看运行结果如何。

/**
 * @author 一一哥Sun 
 * 千锋教育
 */
public class PersonTest {
	public static void main(String[] args) {
		//如果直接去new一个抽象类,结果就会变成这种形式,这是匿名类的形式,需要我们实现抽象方法。
//		Person p=new Person() {			
//			@Override
//			public double standardWeight(int height) {
//				// TODO Auto-generated method stub
//				return 0;
//			}
//		};

		// 创建Man对象
		Person man = new Man();
		double manWeight = man.standardWeight(175);
		System.out.println("男人体重="+manWeight);

		// 创建Woman对象
		Person woman = new Woman();
		double womanWeight = woman.standardWeight(165);
		System.out.println("女人体重="+womanWeight);
	}
}

注意:我们不能去创建一个抽象类对象!

5. 配套视频

本小节配套视频链接如下:

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三. 抽象方法

1. 简介

抽象方法是一种没有任何实现的方法,该方法的具体实现由子类来完成。抽象方法由abstract修饰,不能和final、static、private共同使用。如果一个类包含了若干个抽象方法,那么该类必须声明为抽象类,但抽象类中可以不包含抽象方法。

2. 语法

我们定义抽象方法的基本语法格式如下所示:

修饰符 abstract 返回值类型 method_name(参数...);

抽象方法不能是private私有的,因为抽象方法必须由子类重写实现。abstract关键词表示该方法是抽象的,method_name是抽象方法的名称,抽象方法的声明以分号结尾。

3. 特性

抽象方法具有如下几个特性:

  • 抽象方法由abstract修饰,不能和final、static、private关键词共同使用;
  • 抽象方法只有方法的声明,但没有方法体;
  • 抽象方法必须存在于抽象类中;
  • 子类继承父类时,必须重写父类中所有的抽象方法,除非自己也是抽象类;

4. 案例

实现案例可以参考抽象类中的案例!

5. 配套视频

本小节配套视频链接如下:

Bilibili External Player

四. 面向抽象编程

在上面的案例中,壹哥定义了一个抽象类Person,并由两个具体的子类Man和Woman,我们可以通过抽象类Person的类型来引用具体的子类对象:

// 创建Man对象
Person man = new Man();
// 创建Woman对象
Person woman = new Woman();

这种引用抽象类的好处在于,我们对其方法调用,不用关心Person类型变量的具体子类型是什么。

//我们不用关心Person变量的具体子类型是哪个
man.standardWeight(175);
woman.standardWeight(165);

这种尽量引用高层类型,避免引用实际子类型的方式,我们称之为面向抽象编程。面向抽象编程的本质就是:

  • 父级代码只定义规范,如Person类;
  • 具体的业务逻辑由不同的子类实现,调用者并不关心。

------------------------------正片已结束,来根事后烟----------------------------

五. 结语

至此,壹哥就把abstract修饰符相关的内容给大家介绍完毕了,最后我们梳理一下本文的关键点:

  • 抽象类和抽象方法都要使用abstract关键字声明;
  • 抽象类不能被实例化,不能使用 new关键字创建对象,抽象类的非抽象子类可以创建对象;
  • 抽象类中不一定包含抽象方法,但有抽象方法的类必须是抽象类
  • 一个抽象类中可以有0~n个抽象方法,也可以有0~n个具体方法;
  • 抽象类中的抽象方法只是声明,不包含具体实现;
  • 构造方法、静态方法、final方法不能声明为抽象方法;
  • 抽象类的子类必须实现抽象方法,除非该子类也是抽象类;
  • 面向抽象编程使得调用者只须关心抽象方法的定义,而不必关心子类的具体实现。

另外如果你独自学习觉得有很多困难,可以加入壹哥的学习互助群,大家一起交流学习。

六. 今日作业

1. 第一题

关于 abstract,以下选项正确的是:

A. abstract类中可以没有abstract方法;

B. abstract类的子类也可以是abstract类;

C. abstract类不能创建对象,但可以声明引用;

D. abstract方法不能有方法体

2. 第二题

设计一个抽象的Shape类,并定义两个计算周长和求面积的抽象方法。

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