从零开始学Java之abstract修饰符与抽象类、抽象方法

朱雀 2023-09-25 19:38 121阅读 0赞

## **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，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......

## **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！

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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：

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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。

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**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。

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**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。

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**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。

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注意：我们不能去创建一个抽象类对象！

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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：

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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！

## **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：

![99fa038965c24dd89e26998e1d735446.png][]

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。

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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。

## **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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