【Java 基础篇】Java抽象类：构建灵活的继承层次结构

繁依Fanyi

发布于 2023-10-12 10:11:29

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发布于 2023-10-12 10:11:29

导言

抽象类是面向对象编程中的重要概念之一，它允许定义一种具有一定行为和结构的类，但不能直接实例化。在Java中，抽象类通过abstract关键字进行声明，并且可以包含抽象方法和具体方法。本篇博客将围绕Java抽象类展开讨论，包括抽象类的概念、语法、用法以及抽象类带来的优势。

一、抽象类的概念

抽象类是一种特殊的类，它不能被实例化，只能用作其他类的父类。抽象类通过定义抽象方法和具体方法，提供了一种基础框架供子类继承和实现。抽象类一般用于定义具有共同特征和行为的一组子类。

二、抽象类的语法

在Java中，声明抽象类需要使用abstract关键字。抽象类可以包含抽象方法和具体方法。抽象方法是一种没有具体实现的方法，需要在子类中进行重写。具体方法是已经实现的方法，子类可以直接继承和使用。

以下是抽象类的语法规则：

abstract class AbstractClass {
    // 抽象方法
    public abstract void abstractMethod();

    // 具体方法
    public void concreteMethod() {
        // 方法实现
    }
}

抽象类可以包含构造方法，用于在创建子类对象时初始化抽象类的成员变量。但是抽象类本身不能被实例化，只能通过子类进行实例化。

三、抽象类的用法

1. 定义规范

抽象类可以用于定义一组子类的规范和约束。通过在抽象类中定义抽象方法，强制子类实现这些方法，确保子类具有一定的行为和结构。

abstract class Shape {
    public abstract double calculateArea();
}

class Circle extends Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double calculateArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    @Override
    public double calculateArea() {
        return width * height;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle(5);
        System.out.println("Circle area: " + circle.calculateArea());

        Shape rectangle = new Rectangle(4, 6);
        System.out.println("Rectangle area: " + rectangle.calculateArea());
    }
}

在上面的示例中，Shape是抽象类，定义了一个抽象方法calculateArea，要求子类实现这个方法。Circle和Rectangle是继承自Shape的具体子类，分别实现了calculateArea方法来计算圆和矩形的面积。通过定义抽象类和抽象方法，我们可以确保子类具有计算面积的行为，并且符合统一的规范。

2. 实现多态性

抽象类的另一个重要作用是实现多态性。通过抽象类作为父类，可以使用父类的引用指向子类的对象，实现多态的效果。

abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks.");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Cat meows.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Dog();
        animal1.makeSound(); // Output: Dog barks.

        Animal animal2 = new Cat();
        animal2.makeSound(); // Output: Cat meows.
    }
}

在上面的示例中，Animal是抽象类，定义了一个抽象方法makeSound。Dog和Cat是继承自Animal的具体子类，分别实现了makeSound方法来发出不同的声音。通过将父类的引用指向不同的子类对象，可以根据实际的对象类型调用对应的方法，实现多态的效果。