抽象类与抽象方法(或abstract关键字)

由来

举例1：

随着继承层次中一个个新子类的定义，类变得越来越具体，而父类则更一般，更通用。类的设计应该保证父类和子类能够共享特征。有时将一个父类设计得非常抽象，以至于它没有具体的实例，这样的类叫做抽象类。

举例2：

我们声明一些几何图形类：圆、矩形、三角形类等，发现这些类都有共同特征：求面积、求周长。那么这些共同特征应该抽取到一个共同父类：几何图形类中。但是这些方法在父类中又无法给出具体的实现，而是应该交给子类各自具体实现。那么父类在声明这些方法时，就只有方法签名，没有方法体，我们把没有方法体的方法称为抽象方法。Java语法规定，包含抽象方法的类必须是抽象类。

语法格式

抽象类：被abstract修饰的类。
抽象方法：被abstract修饰没有方法体的方法。

抽象类的语法格式

[权限修饰符] abstract class 类名{

}
[权限修饰符] abstract class 类名 extends 父类{

}

抽象方法的语法格式

[其他修饰符] abstract 返回值类型方法名([形参列表]);

注意：抽象方法没有方法体

代码举例：

public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}

public class Cat extends Animal {
public void eat (){
System.out.println("小猫吃鱼和猫粮");
}
}

public class CatTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Cat c = new Cat();

// 调用eat方法
c.eat();
}
}

此时的方法重写，是子类对父类抽象方法的完成实现，我们将这种方法重写的操作，也叫做实现方法。

使用说明

抽象类不能创建对象，如果创建，编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。

理解：假设创建了抽象类的对象，调用抽象的方法，而抽象方法没有具体的方法体，没有意义。

抽象类是用来被继承的，抽象类的子类必须重写父类的抽象方法，并提供方法体。若没有重写全部的抽象方法，仍为抽象类。
抽象类中，也有构造方法，是供子类创建对象时，初始化父类成员变量使用的。

理解：子类的构造方法中，有默认的super()或手动的super(实参列表)，需要访问父类构造方法。
抽象类中，不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。

理解：未包含抽象方法的抽象类，目的就是不想让调用者创建该类对象，通常用于某些特殊的类结构设计。
抽象类的子类，必须重写抽象父类中所有的抽象方法，否则，编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象类。

理解：假设不重写所有抽象方法，则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后，调用抽象的方法，没有意义。

注意事项

不能用abstract修饰变量、代码块、构造器；
不能用abstract修饰私有方法、静态方法、final的方法、final的类。

应用举例1

在航运公司系统中，Vehicle类需要定义两个方法分别计算运输工具的燃料效率和行驶距离。

问题：卡车(Truck)和驳船(RiverBarge)的燃料效率和行驶距离的计算方法完全不同。Vehicle类不能提供计算方法，但子类可以。

解决方案：Java允许类设计者指定：超类声明一个方法但不提供实现，该方法的实现由子类提供。这样的方法称为抽象方法。有一个或更多抽象方法的类称为抽象类。

//Vehicle是一个抽象类，有两个抽象方法。
public abstract class Vehicle{
   public abstract double calcFuelEfficiency();   //计算燃料效率的抽象方法
   public abstract double calcTripDistance();   //计算行驶距离的抽象方法
}
public class Truck extends Vehicle{
   public double calcFuelEfficiency( ) { //写出计算卡车的燃料效率的具体方法 }
   public double calcTripDistance( ) { //写出计算卡车行驶距离的具体方法 }
}
public class RiverBarge extends Vehicle{
   public double calcFuelEfficiency( ) { //写出计算驳船的燃料效率的具体方法 }
   public double calcTripDistance( ) { //写出计算驳船行驶距离的具体方法}
}

应用举例2：模板方法设计模式(TemplateMethod)

抽象类体现的就是一种模板模式的设计，抽象类作为多个子类的通用模板，子类在抽象类的基础上进行扩展、改造，但子类总体上会保留抽象类的行为方式。

解决的问题：

当功能内部一部分实现是确定的，另一部分实现是不确定的。这时可以把不确定的部分暴露出去，让子类去实现。
换句话说，在软件开发中实现一个算法时，整体步骤很固定、通用，这些步骤已经在父类中写好了。但是某些部分易变，易变部分可以抽象出来，供不同子类实现。这就是一种模板模式。

类比举例：英语六级模板

制作月饼的模板：

举例1：

abstract class Template {
public final void getTime() {
long start = System.currentTimeMillis();
code();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("执行时间是：" + (end - start));
}

public abstract void code();
}

class SubTemplate extends Template {
public void code() {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
System.out.println(i);
}
}
}

举例2：

package com.atguigu.java;
//抽象类的应用：模板方法的设计模式
public class TemplateMethodTest {

   public static void main(String[] args) {
       BankTemplateMethod btm = new DrawMoney();
       btm.process();

       BankTemplateMethod btm2 = new ManageMoney();
       btm2.process();
   }
}
abstract class BankTemplateMethod {
   // 具体方法
   public void takeNumber() {
       System.out.println("取号排队");
   }

   public abstract void transact(); // 办理具体的业务 //钩子方法

   public void evaluate() {
       System.out.println("反馈评分");
   }

   // 模板方法，把基本操作组合到一起，子类一般不能重写
   public final void process() {
       this.takeNumber();

       this.transact();// 像个钩子，具体执行时，挂哪个子类，就执行哪个子类的实现代码

       this.evaluate();
   }
}

class DrawMoney extends BankTemplateMethod {
   public void transact() {
       System.out.println("我要取款！！！");
   }
}

class ManageMoney extends BankTemplateMethod {
   public void transact() {
       System.out.println("我要理财！我这里有2000万美元!!");
   }
}