Java抽象类,看这一篇就够了,豁然开朗

沉默王二2021年10月22日
大约 6 分钟

“二哥,你这明显加快了更新的频率呀!”三妹对于我最近的肝劲由衷的佩服了起来。

“哈哈,是呀,我要给广大的学弟学妹们一个完整的 Java 学习体系。”我对未来充满了信心。

“那就开始吧。”三妹说。


定义抽象类

定义抽象类的时候需要用到关键字 abstract,放在 class 关键字前,就像下面这样。

abstract class AbstractPlayer {
}

关于抽象类的命名,《阿里的 Java 开发手册》上有强调,“抽象类命名要使用 Abstract 或 Base 开头”,这条规约还是值得遵守的。

抽象类的特征

抽象类是不能实例化的,尝试通过 new 关键字实例化的话,编译器会报错,提示“类是抽象的,不能实例化”。

虽然抽象类不能实例化,但可以有子类。子类通过 extends 关键字来继承抽象类。就像下面这样。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}

如果一个类定义了一个或多个抽象方法,那么这个类必须是抽象类。

当我们尝试在一个普通类中定义抽象方法的时候,编译器会有两处错误提示。第一处在类级别上,提示“这个类必须通过 abstract 关键字定义”,见下图。

第二处在尝试定义 abstract 的方法上,提示“抽象方法所在的类不是抽象的”,见下图。

抽象类中既可以定义抽象方法,也可以定义普通方法,就像下面这样:

public abstract class AbstractPlayer {
    abstract void play();
    
    public void sleep() {
        System.out.println("运动员也要休息而不是挑战极限");
    }
}

抽象类派生的子类必须实现父类中定义的抽象方法。比如说,抽象类 AbstractPlayer 中定义了 play() 方法,子类 BasketballPlayer 中就必须实现。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是张伯伦,篮球场上得过 100 分");
    }
}

如果没有实现的话,编译器会提示“子类必须实现抽象方法”,见下图。

抽象类的应用场景

“二哥,抽象方法我明白了,那什么时候使用抽象方法呢?能给我讲讲它的应用场景吗?”三妹及时的插话道。

“这问题问的恰到好处呀!”我扶了扶眼镜继续说。

第一种场景

当我们希望一些通用的功能被多个子类复用的时候,就可以使用抽象类。比如说,AbstractPlayer 抽象类中有一个普通的方法 sleep(),表明所有运动员都需要休息,那么这个方法就可以被子类复用。

abstract class AbstractPlayer {
    public void sleep() {
        System.out.println("运动员也要休息而不是挑战极限");
    }
}

子类 BasketballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类:

class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}

也就拥有了 sleep() 方法。BasketballPlayer 的对象可以直接调用父类的 sleep() 方法:

BasketballPlayer basketballPlayer = new BasketballPlayer();
basketballPlayer.sleep();

子类 FootballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类:

class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
}

也拥有了 sleep() 方法,FootballPlayer 的对象也可以直接调用父类的 sleep() 方法:

FootballPlayer footballPlayer = new FootballPlayer();
footballPlayer.sleep();

这样是不是就实现了代码的复用呢?

第二种场景

当我们需要在抽象类中定义好 API,然后在子类中扩展实现的时候就可以使用抽象类。比如说,AbstractPlayer 抽象类中定义了一个抽象方法 play(),表明所有运动员都可以从事某项运动,但需要对应子类去扩展实现,表明篮球运动员打篮球,足球运动员踢足球。

abstract class AbstractPlayer {
    abstract void play();
}

BasketballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类,扩展实现了自己的 play() 方法。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是张伯伦,我篮球场上得过 100 分,");
    }
}

FootballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类,扩展实现了自己的 play() 方法。

public class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是C罗,我能接住任意高度的头球");
    }
}

为了进一步展示抽象类的特性,我们再来看一个具体的示例。假设现在有一个文件,里面的内容非常简单,只有一个“Hello World”,现在需要有一个读取器将内容从文件中读取出来,最好能按照大写的方式,或者小写的方式来读。

这时候,最好定义一个抽象类 BaseFileReader:

abstract class BaseFileReader {
    protected Path filePath;

    protected BaseFileReader(Path filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }

    public List<String> readFile() throws IOException {
        return Files.lines(filePath)
                .map(this::mapFileLine).collect(Collectors.toList());
    }

    protected abstract String mapFileLine(String line);
}
  • filePath 为文件路径,使用 protected 修饰,表明该成员变量可以在需要时被子类访问到。

  • readFile() 方法用来读取文件,方法体里面调用了抽象方法 mapFileLine()——需要子类来扩展实现大小写的不同读取方式。

在我看来,BaseFileReader 类设计的就非常合理,并且易于扩展,子类只需要专注于具体的大小写实现方式就可以了。

小写的方式:

class LowercaseFileReader extends BaseFileReader {
    protected LowercaseFileReader(Path filePath) {
        super(filePath);
    }

    @Override
    protected String mapFileLine(String line) {
        return line.toLowerCase();
    }
}

大写的方式:

class UppercaseFileReader extends BaseFileReader {
    protected UppercaseFileReader(Path filePath) {
        super(filePath);
    }

    @Override
    protected String mapFileLine(String line) {
        return line.toUpperCase();
    }
}

从文件里面一行一行读取内容的代码被子类复用了。与此同时,子类只需要专注于自己该做的工作,LowercaseFileReader 以小写的方式读取文件内容,UppercaseFileReader 以大写的方式读取文件内容。

来看一下测试类 FileReaderTest:

public class FileReaderTest {
    public static void main(String[] args) throws URISyntaxException, IOException {
        URL location = FileReaderTest.class.getClassLoader().getResource("helloworld.txt");
        Path path = Paths.get(location.toURI());
        BaseFileReader lowercaseFileReader = new LowercaseFileReader(path);
        BaseFileReader uppercaseFileReader = new UppercaseFileReader(path);
        System.out.println(lowercaseFileReader.readFile());
        System.out.println(uppercaseFileReader.readFile());
    }
}

在项目的 resource 目录下建一个文本文件,名字叫 helloworld.txt,里面的内容就是“Hello World”。文件的具体位置如下图所示,我用的集成开发环境是 Intellij IDEA。

在 resource 目录下的文件可以通过 ClassLoader.getResource() 的方式获取到 URI 路径,然后就可以取到文本内容了。

输出结果如下所示:

[hello world]
[HELLO WORLD]

抽象类总结

好了,对于抽象类我们简单总结一下:

1、抽象类不能被实例化。 2、抽象类应该至少有一个抽象方法,否则它没有任何意义。 3、抽象类中的抽象方法没有方法体。 4、抽象类的子类必须给出父类中的抽象方法的具体实现,除非该子类也是抽象类。

“完了吗?二哥”三妹似乎还沉浸在聆听教诲的快乐中。

“是滴,这次我们系统化的学习了抽象类,可以说面面俱到了。三妹你可以把代码敲一遍,加强了一些印象,电脑交给你了。”说完,我就跑到阳台去抽烟了。

“呼。。。。。”一个大大的眼圈飘散开来,又是愉快的一天~


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