Java 抽象类

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小牛编辑

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2023-12-01

本小节我们将学习 Java 中的抽象类，你将了解到抽象类的概念和特点，抽象类在程序设计时的应用场景，什么是抽象方法，抽象方法有什么特点，如何声明一个抽象方法等内容。

1. 概念和特点

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。

值得注意的是，一个抽象类不能直接实例化，但类的其他功能依然存在；既然不能被实例化，那么它必须被继承才能被使用。

2. 为什么需要抽象类

当某个父类只知道其子类应该包含什么方法，但不知道子类如何实现这些方法的时候，抽象类就派上用场了。使用抽象类还有一个好处，类的使用者在创建对象时，就知道他必须要使用某个具体子类，而不会误用抽象的父类，因此对于使用者来说，有一个提示作用。

例如，父类 Pet 被子类 Cat 和 Dog 继承，并且都重写了父类的 eat 方法：

class Pet {
  	// 定义方法 eat
  	public void eat() {
      	System.out.println("宠物都会吃东西");
    }
}

class Dog extends Pet { // 继承父类
  	// 重写父类方法 eat
  	@Override
  	public void eat() {
      	System.out.println("狗狗吃狗粮");
    }
}

class Cat extends Pet { // 继承父类
  	// 重写父类方法 eat
  	@Override
   	public void eat() {
      	System.out.println("猫猫吃猫粮");
    }
}

小猫类、小狗类这些子类都重写了宠物类中的 eat 方法，我们知道每种宠物都有吃的行为，宠物表示了一个抽象的概念。那么宠物类的实例化和方法调用就没有了实际意义：

Pet pet = new Pet();
pet.eat();

我们知道了抽象类不能被实例化，此时可以将父类设定为抽象类，使用 abstract 关键字来声明抽象类，abstract 关键字必须放在 class 关键字前面：

// 声明抽象类
abstract class Pet {
    ...
}

如果你尝试实例化抽象类 Pet，编译器将会报错：

Pet.java:4: 错误: Pet是抽象的; 无法实例化
        new Pet();
        ^
1 个错误

使用抽象类，我们既可以通过父类和子类的继承关系，来限制子类的设计随意性，也可以避免父类的无意义实例化。

3. 抽象方法

抽象类中可以包含抽象方法，它是没有具体实现的方法。换句话说，与普通方法不同的是，抽象方法没有用 {} 包含的方法体。

抽象类可以定义一个完整的编程接口，从而为子类提供实现该编程接口所需的所有方法的方法声明。抽象类可以只声明方法，而不关心这些方法的具体实现，而子类必须去实现这些方法。

上面我们将 Pet 父类改为了抽象类，其中包含了 eat 方法的具体实现，而实际上这个方法是不需要具体实现的，每种宠物都有各自的具体实现。此时，就可以将 eat 方法改为抽象方法：

abstract class Pet {
    abstract void eat();
}

我们可以看到抽象方法使用 abstract 关键字声明，它没有方法体，而直接使用 ; 结尾。

子类必须实现父类中的抽象方法，假如 Dog 类继承了抽象类 Pet，但没有实现其抽象方法 eat：

class Dog extends Pet {
}

编译执行代码，将会报错：

Dog.java:1: 错误: Dog不是抽象的, 并且未覆盖Pet中的抽象方法eat()
public class Dog extends Pet {
       ^
1 个错误

上述报错中可知，如果我们不想在 Dog 中重写抽象方法 eat()，那么可以将 Dog 也改为抽象类：

abstract class Dog extends Pet {
}

抽象方法不能是 final、static 和 native 的；并且抽象方法不能是私有的，即不能用 private 修饰。因为抽象方法一定要被子类重写，私有方法、最终方法以及静态方法都不可以被重写，因此抽象方法不能使用 private、final 以及 static 关键字修饰。而 native 是本地方法，它与抽象方法不同的是，它把具体的实现移交给了本地系统的函数库，没有把实现交给子类，因此和 abstract 方法本身就是冲突的。

4. 小结

可以使用 abstract 关键字声明抽象类或抽象方法。

抽象类不能被实例化，抽象类中的方法必须被非抽象子类实现，它必须被继承才能被使用。

抽象类中不一定包含抽象方法，但抽象方法一定在抽象类中。