3.5 接口与抽象类

1. 接口（Interface）

1.1 接口的定义与特性

  • 定义：接口是Java中一种完全抽象的类，用于定义一组方法的规范（抽象方法集合）。
  • 特性：
    • 使用interface关键字声明。
    • 默认所有方法为public abstract（可省略修饰符）。
    • 接口中可包含常量（默认public static final）。
    • Java 8后支持默认方法（default）和静态方法（static）。

1.2 接口的实现

  • 通过implements关键字实现接口。
  • 实现类必须重写接口中所有抽象方法（除非是抽象类）。
  • 一个类可实现多个接口（多继承的替代方案）。
interface Flyable {
    void fly();
}

class Bird implements Flyable {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("Bird is flying");
    }
}

2. 抽象类（Abstract Class）

2.1 抽象类的定义与特性

  • 定义：抽象类是用abstract修饰的类，可以包含抽象方法和具体实现。
  • 特性：
    • 不能直接实例化。
    • 可以包含构造方法（用于子类初始化）。
    • 可以定义成员变量和具体方法。
    • 子类必须重写所有抽象方法（除非子类也是抽象类）。
abstract class Animal {
    abstract void makeSound();
    
    void sleep() {
        System.out.println("Animal is sleeping");
    }
}

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

3. 接口与抽象类的对比

特性接口抽象类
关键字interfaceabstract class
方法实现默认无实现（Java 8支持默认方法）可包含具体方法和抽象方法
多继承支持（一个类可实现多个接口）不支持（单继承）
成员变量只能是常量可以是普通变量
设计目的定义行为规范提供代码复用和部分实现

4. 应用场景

4.1 何时使用接口？

  • 需要定义一组不相关的类的共同行为。
  • 需要实现多继承功能。
  • 例如：Comparable（排序）、Runnable（多线程）。

4.2 何时使用抽象类？

  • 需要为子类提供通用代码实现。
  • 需要定义模板方法模式。
  • 例如：InputStream（定义部分IO操作）。

5. Java 8及以后的增强

  • 默认方法：允许接口提供默认实现，避免破坏现有代码。
    interface Vehicle {
    default void start() {
        System.out.println("Vehicle started");
    }
}
  • 静态方法：接口中可直接定义静态工具方法。

6. 最佳实践

  1. 优先使用接口：保持灵活性，避免继承的局限性。
  2. 抽象类用于代码复用：当多个子类有共享逻辑时。
  3. 避免过度设计：仅在必要时使用抽象类或接口。

思考题：

  1. 为什么Java不支持多继承但允许实现多个接口？
  2. 如何设计一个既需要模板方法又需要多继承的场景？
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