Java 继承、接口与抽象类教程

在Java编程中，继承、接口和抽象类是面向对象编程（OOP）的三大核心概念。它们提供了代码重用、多态性和扩展性的基础。本教程将详细解释这三个概念，并通过示例展示如何在Java中使用它们。

一、继承

继承是面向对象编程中的一个核心概念，它允许一个类继承另一个类的属性和方法。在Java中，使用extends关键字来实现继承。

示例：

class Animal {void eat() {System.out.println("Animal eats");}
}class Dog extends Animal {void bark() {System.out.println("Dog barks");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Dog myDog = new Dog();myDog.eat();  // 继承自Animal类的方法myDog.bark(); // Dog类自己的方法}
}

二、接口

接口是一种定义方法但不包含实现的抽象类型。在Java中，接口使用interface关键字定义。一个类可以实现一个或多个接口，并使用implements关键字。

示例：

interface Flyable {void fly();
}class Bird extends Animal implements Flyable {public void fly() {System.out.println("Bird flies");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Bird myBird = new Bird();myBird.eat();  // 继承自Animal类的方法myBird.fly(); // 实现自Flyable接口的方法}
}

三、抽象类

抽象类是一种不能被实例化的类，它通常包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法是没有实现的方法，子类必须提供实现。在Java中，使用abstract关键字定义抽象类和抽象方法。

示例：

abstract class AbstractAnimal {abstract void makeSound();void move() {System.out.println("Animal moves");}
}class Cat extends AbstractAnimal {public void makeSound() {System.out.println("Cat meows");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Cat myCat = new Cat();myCat.move();  // 继承自AbstractAnimal类的方法myCat.makeSound(); // 实现自AbstractAnimal抽象类的方法（在Cat类中提供实现）}
}

四、继承、接口与抽象类的比较与选择

了解了继承、接口和抽象类的基本概念后，我们来看看它们之间的比较以及何时选择使用它们。

比较：

单继承与多继承：Java只支持单继承，即一个类只能直接继承一个父类。但是，一个类可以实现多个接口，从而间接实现多继承的效果。
方法与属性：继承可以获得父类的所有非私有方法和属性（包括受保护的）。接口只能定义方法（Java 8开始可以定义默认方法和静态方法，但不能有实例字段）。抽象类可以定义方法和属性，包括抽象方法和非抽象方法。
实现与抽象：接口和抽象类都不能被实例化。接口是完全抽象的，只能定义方法签名。抽象类可以包含实现的方法，但也可以包含抽象方法，要求子类提供实现。

选择：

当需要使用多继承时：选择接口。由于Java不支持多继承，但允许一个类实现多个接口，因此当你需要类似多继承的功能时，应该使用接口。
当需要定义一种规范或行为时：选择接口。接口定义了一种契约，实现接口的类必须遵循这种契约。这对于定义某种标准或行为非常有用。
当需要共享实现和状态时：选择抽象类。抽象类可以包含实现的方法和属性，这些方法和属性可以被所有子类共享。这对于减少代码重复和提高代码可维护性非常有用。
当需要定义模板方法时：选择抽象类。抽象类可以定义模板方法，即定义算法的骨架，而将某些步骤留给子类去实现。这种模式在设计模式中非常常见，如模板方法模式。

五、最佳实践

优先使用组合而非继承：组合是面向对象设计的另一个基本原则。通过组合，你可以将对象组合在一起以提供新的功能，而不是通过继承来扩展功能。这有助于减少类之间的耦合度，提高代码的灵活性和可维护性。
接口定义行为，类实现行为：尽量使用接口来定义行为或契约，并使用类来实现这些行为。这样可以使代码更加清晰、灵活和可扩展。
抽象类提供默认实现：当某些方法在所有子类中都有相同的实现时，可以在抽象类中提供默认实现。这样可以避免在每个子类中重复相同的代码。
遵循里氏替换原则：里氏替换原则是面向对象设计的基本原则之一，它要求子类必须能够替换其父类出现在程序中的任何地方，并且程序的行为不会发生变化。这有助于确保继承的正确性和安全性。