抽象类和接口

抽象类

在面向对象的概念中，所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来，并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中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。

抽象类语法

在Java中，一个类如果被 abstract 修饰称为抽象类，抽象类中被 abstract 修饰的方法称为抽象方法，抽象方法不用给出具体的实现体。

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// 抽象类：被abstract修饰的类
public abstract class Shape {
    // 抽象方法：被abstract修饰的方法，没有方法体
    abstract public void draw();
    abstract void calcArea();
    
    // 抽象类也是类，也可以增加普通方法和属性
    public double getArea() {
        return area;
    }
    
    protected double area; // 面积
}

注意：抽象类也是类，内部可以包含普通方法和属性，甚至构造方法

抽象类特性

抽象类不能直接实例化对象
抽象方法不能是 private 的
抽象方法不能被final和static修饰，因为抽象方法要被子类重写
抽象类必须被继承，并且继承后子类要重写父类中的抽象方法，否则子类也是抽象类，必须要使用 abstract 修饰
抽象类中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类一定是抽象类
抽象类中可以有构造方法，供子类创建对象时，初始化父类的成员变量

抽象类的作用

抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类. 然后让子类重写抽象类中的抽象方法

使用抽象类相当于多了一重编译器的校验,使用抽象类的场景:实际工作不应该由父类完成, 而应由子类完成. 那么此时如果不小心误用成父类了, 使用普通类编译器是不会报错的. 但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误, 让我们尽早发现问题。

接口

接口的概念

接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。
在Java中，接口可以看成是：多个类的公共规范，是一种引用数据类型。

语法规则

接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口。

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public interface 接口名称 {
    // 抽象方法
    public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配，可以不写
    public void method2();
    abstract void method3();
    void method4();
    
    // 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，跟推荐方式4，代码更简洁
}

提示:

创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头.
接口的命名一般使用 “形容词” 词性的单词.
阿里编码规范中约定, 接口中的方法和属性不要加任何修饰符号, 保持代码的简洁性.

接口使用

接口不能直接使用，必须要有一个"实现类"来"实现"该接口，实现接口中的所有抽象方法。

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public class 类名称 implements 接口名称 {
    // ...
}

注意：子类和父类之间是extends 继承关系，类与接口之间是 implements 实现关系。

接口特性

接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象
接口中每一个方法都是public的抽象方法, 即接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是 public abstract，其他修饰符都会报错）
接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现
重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限
接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为 public static final 变量
接口中不能有静态代码块和构造方法
接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class
如果类没有实现接口中的所有的抽象方法，则类必须设置为抽象类
jdk8中：接口中还可以包含default方法。

实现多个接口

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类只能有一个父类，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口。

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public class 类名称 extends 父类 implements 接口A, 接口B {
    // ...
}

注意：一个类实现多个接口时，每个接口中的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类。

接口间的继承

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，接口与接口之间可以多继承。即：用接口可以达到多继承的目的。

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interface IRunning {
    void run();
}

interface ISwimming {
    void swim();
}

// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
}

class Frog implements IAmphibious {
    ...
}

通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 “两栖的”. 此时实现接口创建的 Frog 类, 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法.

接口使用实例

给对象数组排序

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class Student {
    private String name;
    private int score;
    
    public Student(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";
    }
}

再给定一个学生对象数组, 对这个对象数组中的元素进行排序(按分数降序)

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Student[] students = new Student[] {
    new Student("张三", 95),
    new Student("李四", 96),
    new Student("王五", 97),
    new Student("赵六", 92),
};

我们的 Student 类实现 Comparable 接口, 并实现其中的 compareTo 方法

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class Student implements Comparable {
    private String name;
    private int score;
    
    public Student(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";
    }
    
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        Student s = (Student) o;
        if (this.score > s.score) {
            return -1;
        } else if (this.score < s.score) {
            return 1;
        } else {
            return 0;
        }
    }
}

在 sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象. 然后比较当前对象和参数对象的大小关系(按分数来算)

如果当前对象应排在参数对象之前, 返回小于 0 的数字;
如果当前对象应排在参数对象之后, 返回大于 0 的数字;
如果当前对象和参数对象不分先后, 返回 0;

注意事项: 对于 sort 方法来说, 需要传入的数组的每个对象都是 “可比较” 的, 需要具备 compareTo 这样的能力. 通过重写 compareTo 方法的方式, 就可以定义比较规则

Clonable 接口和深拷贝

Java 中内置了一些很有用的接口, Clonable 就是其中之一.
Object 类中存在一个 clone 方法, 调用这个方法可以创建一个对象的 “拷贝”. 但是要想合法调用 clone 方法, 必须要先实现 Clonable 接口, 否则就会抛出 CloneNotSupportedException 异常.

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class Animal implements Cloneable {
    private String name;
    
    @Override
    public Animal clone() {
        Animal o = null;
        try {
            o = (Animal) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return o;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        Animal animal2 = animal.clone();
        System.out.println(animal == animal2);
    }
}

// 输出结果
// false

Cloneable 拷贝出的对象是一份 “浅拷贝”, 拷贝出的对象和原对象的属性引用的是同一个对象.

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class Money {
    public double m = 99.99;
}

class Person implements Cloneable {
    public Money money = new Money();
    
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class TestDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person1 = new Person();
        Person person2 = (Person) person1.clone();
        
        System.out.println("通过person2修改前的结果");
        System.out.println(person1.money.m);
        System.out.println(person2.money.m);
        
        person2.money.m = 13.6;
        
        System.out.println("通过person2修改后的结果");
        System.out.println(person1.money.m);
        System.out.println(person2.money.m);
    }
}

// 执行结果
通过person2修改前的结果
99.99
99.99
通过person2修改后的结果
13.6
13.6

如上代码，我们可以看到，通过clone，我们只是拷贝了Person对象。但是Person对象中的Money对象，并没有拷贝。通过person2这个引用修改了m的值后，person1这个引用访问m的时候，值也发生了改变。这里就是发生了浅拷贝。

深拷贝:

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class Money implements Cloneable {
    public double m = 99.99;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

class Person implements Cloneable {
    public Money money = new Money();

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Person clonedPerson = (Person) super.clone(); // 先调用默认的浅拷贝
        clonedPerson.money = (Money) this.money.clone(); // 再手动拷贝 Money 对象
        return clonedPerson;
    }
}

public class TestDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person person1 = new Person();
        Person person2 = (Person) person1.clone();

        System.out.println("通过person2修改前的结果");
        System.out.println(person1.money.m);
        System.out.println(person2.money.m);

        person2.money.m = 13.6;

        System.out.println("通过person2修改后的结果");
        System.out.println(person1.money.m);
        System.out.println(person2.money.m);
    }
}

抽象类和接口的区别

核心区别: 抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法.

No	区别	抽象类 (abstract)	接口 (interface)
1	结构组成	普通类 + 抽象方法	抽象方法 + 全局常量
2	权限	各种权限	`public`
3	子类使用	使用 `extends` 关键字继承抽象类	使用 `implements` 关键字实现接口
4	关系	一个抽象类可以实现若干接口	接口不能继承抽象类，但可以用 `extends` 继承多个父接口
5	子类限制	一个子类只能继承一个抽象类	一个子类可以实现多个接口

Object类

Object是Java默认提供的一个类。Java里面除了Object类，所有的类都是存在继承关系的。默认会继承Object父类。即所有类的对象都可以使用Object的引用进行接收。

范例：使用Object接收所有类的对象

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class Person{}
class Student{}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        function(new Person());
        function(new Student());
    }
    
    public static void function(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
}

//执行结果：
Person@1b6d3586
Student@4554617c

所以在开发之中，Object类是参数的最高统一类型。但是Object类也存在有定义好的一些方法

Object 类方法摘要

修饰符及返回类型	方法名及参数	描述
`protected Object`	`clone()`	创建并返回此对象的副本。
`boolean`	`equals(Object obj)`	指示其他对象是否与此对象“相等”。
`protected void`	`finalize()`	当垃圾回收器确定该对象不再被引用时，由垃圾回收器调用。
`Class<?>`	`getClass()`	返回此对象的运行时类。
`int`	`hashCode()`	返回对象的哈希码值。
`void`	`notify()`	唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
`void`	`notifyAll()`	唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
`String`	`toString()`	返回对象的字符串表示形式。
`void`	`wait()`	使当前线程等待，直到另一个线程调用此对象的 `notify()` 或 `notifyAll()`。
`void`	`wait(long timeout)`	使当前线程等待，直到被通知或超过指定超时时间。
`void`	`wait(long timeout, int nanos)`	使当前线程等待，直到被通知、超时或其他线程中断。

获取对象信息

如果要打印对象中的内容，可以直接重写Object类中的toString()方法。

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// Object类中的toString()方法实现：
public String toString() {
    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

对象比较equals方法

在Java中，==进行比较时：

如果==左右两侧是基本类型变量，比较的是变量中值是否相同
如果==左右两侧是引用类型变量，比较的是引用变量地址是否相同
如果要比较对象中内容，必须重写Object中的equals方法，因为equals方法默认也是按照地址比较的：

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// Object类中的equals方法
public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj); // 使用引用中的地址直接来进行比较
}

class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("haha", 20);
        Person p2 = new Person("haha", 20);
        int a = 10;
        int b = 10;
        
        System.out.println(a == b); // 输出true
        System.out.println(p1 == p2); // 输出false
        System.out.println(p1.equals(p2)); // 输出false
    }
}

Person类重写equals方法后，然后比较：

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class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (obj == null) {
            return false;
        }
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        // 不是Person类对象
        if (!(obj instanceof Person)) {
            return false;
        }
        Person person = (Person) obj; // 向下转型，比较属性值
        return this.name.equals(person.name) && this.age == person.age;
    }
}

结论：比较对象中内容是否相同的时候，一定要重写equals方法。

hashcode方法

的toString方法的源码：

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public String toString() {
    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

hashcode方法源码：

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public native int hashCode();

该方法是一个native方法，底层是由C/C++代码写的。

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class Person {
    public String name;
    public int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

public class TestDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Person per1 = new Person("haha", 20);
        Person per2 = new Person("haha", 20);
        
        System.out.println(per1.hashCode());
        System.out.println(per2.hashCode());
    }
}

//执行结果
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注意事项：两个对象的hash值不一样

像重写equals方法一样，我们也可以重写hashcode()方法。

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class Person {
    public String name;
    public int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

public class TestDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Person per1 = new Person("gaobo", 20);
        Person per2 = new Person("gaobo", 20);
        
        System.out.println(per1.hashCode());
        System.out.println(per2.hashCode());
    }
}

//执行结果
460141958
460141958

注意事项：哈希值一样。

结论：

hashcode方法用来确定对象在内存中存储的位置是否相同
事实上hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。