【Java学习笔记之二十一】抽象类在Java继承中的用法小结

一、抽象类的基本概念

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。

范例：定义一个抽象类

 abstract class A{//定义一个抽象类
 
     public void fun(){//普通方法
         System.out.println("存在方法体的方法");
     }
 
     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰
 
 }

二、抽象类的使用

我们先看范例。
范例：直接实例化抽象类的对象

 abstract class A{//定义一个抽象类
 
     public void fun(){//普通方法
         System.out.println("存在方法体的方法");
     }
 
     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰
 
 }
 
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
         A a = new A();
     }
 }

运行：

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:
    Cannot instantiate the type A
 
    at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:15)

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。）；

范例：

 abstract class A{//定义一个抽象类
 
     public void fun(){//普通方法
         System.out.println("存在方法体的方法");
     }
 
     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰
 
 }
 //单继承
 class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类
 
     @Override
     public void print() {//强制要求覆写
         System.out.println("Hello World !");
     }
 
 }
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
         A a = new B();//向上转型
 
         a.fun();//被子类所覆写的过的方法
     }
 }

运行结果：

Hello World !

现在就可以清楚的发现：
（1）抽象类继承子类里面有明确的方法覆写要求，而普通类可以有选择性的来决定是否需要覆写；
（2）抽象类实际上就比普通类多了一些抽象方法而已，其他组成部分和普通类完全一样；
（3）普通类对象可以直接实例化，但抽象类的对象必须经过向上转型之后才可以得到。

虽然一个类的子类可以去继承任意的一个普通类，可是从开发的实际要求来讲，普通类尽量不要去继承另外一个普通类，而是去继承抽象类。

三、抽象类的使用限制

（1）抽象类中有构造方法么？
由于抽象类里会存在一些属性，那么抽象类中一定存在构造方法，其存在目的是为了属性的初始化。
并且子类对象实例化的时候，依然满足先执行父类构造，再执行子类构造的顺序。

范例如下：

 abstract class A{//定义一个抽象类
 
     public A(){
         System.out.println("*****A类构造方法*****");
     }
 
     public abstract void print();//抽象方法，没有方法体，有abstract关键字做修饰
 
 }
 //单继承
 class B extends A{//B类是抽象类的子类，是一个普通类
 
     public B(){
         System.out.println("*****B类构造方法*****");
     }
 
     @Override
     public void print() {//强制要求覆写
         System.out.println("Hello World !");
     }
 
 }
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
         A a = new B();//向上转型
     }
 
 }

执行结果：

*****A类构造方法*****
*****B类构造方法*****

（2）抽象类可以用final声明么？
不能，因为抽象类必须有子类，而final定义的类不能有子类；

（3）抽象类能否使用static声明？
先看一个关于外部抽象类的范例：

 static abstract class A{//定义一个抽象类
 
     public abstract void print();
 
 }
 
 class B extends A{
 
     public void print(){
         System.out.println("**********");
     }
 }
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
         A a = new B();//向上转型
         a.print();
     }
 
 }

执行结果

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem:
    Illegal modifier for the class A; only public, abstract & final are permitted
 
    at com.wz.abstractdemo.A.<init>(TestDemo.java:3)
    at com.wz.abstractdemo.B.<init>(TestDemo.java:9)
    at com.wz.abstractdemo.TestDemo.main(TestDemo.java:18)

再看一个关于内部抽象类：

 abstract class A{//定义一个抽象类
 
     static abstract class B{//static定义的内部类属于外部类
         public abstract void print();
     }
 
 }
 
 class C extends A.B{
 
     public void print(){
         System.out.println("**********");
     }
 }
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
         A.B ab = new C();//向上转型
         ab.print();
     }
 
 }

执行结果：

**********

由此可见，外部抽象类不允许使用static声明，而内部的抽象类运行使用static声明。使用static声明的内部抽象类相当于一个外部抽象类，继承的时候使用“外部类.内部类”的形式表示类名称。

（4）可以直接调用抽象类中用static声明的方法么？
任何时候，如果要执行类中的static方法的时候，都可以在没有对象的情况下直接调用，对于抽象类也一样。
范例如下：

 abstract class A{//定义一个抽象类
 
     public static void print(){
         System.out.println("Hello World !");
     }
 
 }
 
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
         A.print();
     }
 
 }

运行结果：

Hello World !

（5）有时候由于抽象类中只需要一个特定的系统子类操作，所以可以忽略掉外部子类。这样的设计在系统类库中会比较常见，目的是对用户隐藏不需要知道的子类。
范例如下：

 abstract class A{//定义一个抽象类
     public abstract void print();
 
     private static class B extends A{//内部抽象类子类
 
         public void print(){//覆写抽象类的方法
             System.out.println("Hello World !");
         }
     }
 
     //这个方法不受实例化对象的控制
     public static A getInstance(){
         return new B();
     }
 
 }
 
 public class TestDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
 
         //此时取得抽象类对象的时候完全不需要知道B类这个子类的存在
         A a = A.getInstance();
         a.print();
     }
 }

运行结果：

Hello World !

四、抽象类的应用——模板设计模式

例如，现在有三类事物：
（1）机器人：充电，工作；
（2）人：吃饭，工作，睡觉；
（3）猪：进食，睡觉。
现要求实现一个程序，可以实现三种不同事物的行为。

先定义一个抽象行为类：

 public abstract class Action{
 
     public static final int EAT = 1 ;
     public static final int SLEEP = 3 ;
     public static final int WORK = 5 ;
 
     public abstract void eat();
     public abstract void sleep();
     public abstract void work();
 
     public void commond(int flags){
       switch(flags){
         case EAT:
             this.eat();
             break;
         case SLEEP:
             this.sleep();
             break;
         case WORK:
             this.work();
             break;
         case EAT + SLEEP:
             this.eat();
             this.sleep();
             break;
         case SLEEP + WORK:
             this.sleep();
             this.work();
             break;
         default:
             break;
         }
     }
 }

定义一个机器人的类：

 public class Robot extends Action{
 
     @Override
     public void eat() {
         System.out.println("机器人充电");
 
     }
 
     @Override
     public void sleep() {
 
     }
 
     @Override
     public void work() {
         System.out.println("机器人工作");
 
     }
 
 }

定义一个人的类：

 public class Human extends Action{
 
     @Override
     public void eat() {
         System.out.println("人吃饭");
 
     }
 
     @Override
     public void sleep() {
         System.out.println("人睡觉");
 
     }
 
     @Override
     public void work() {
         System.out.println("人工作");
 
     }
 
 }

定义一个猪的类：

 public class Pig extends Action{
 
     @Override
     public void eat() {
         System.out.println("猪进食");
 
     }
 
     @Override
     public void sleep() {
         System.out.println("猪睡觉");
 
     }
 
     @Override
     public void work() {
 
     }
 
 }

测试主类：

 public class AbstractDemo {
 
     public static void main(String[] args) {
 
         fun(new Robot());
 
         fun(new Human());
 
         fun(new Pig());
 
     }
 
     public static void fun(Action act){
         act.commond(Action.EAT);
         act.commond(Action.SLEEP);
         act.commond(Action.WORK);
     }
 
 }

运行结果：

机器人充电
机器人工作
人吃饭
人睡觉
人工作
猪进食
猪睡觉

所有的子类如果要想正常的完成操作，必须按照指定的方法进行覆写才可以，而这个时候抽象类所起的功能就是一个类定义模板的功能。