java中的抽象类与抽象方法

在Java中，抽象类和抽象方法是非常重要的概念，它们与面向对象编程中的多态性和继承紧密相关。以下是对Java中抽象类和抽象方法的详细介绍：

1. 抽象类（Abstract Class）

定义：
抽象类是一个不能被实例化的类，即不能使用new关键字来创建抽象类的实例。抽象类主要用于定义一些通用的属性和方法，但这些方法的具体实现细节则由它的子类来提供。

特点：

抽象类使用abstract关键字来声明。
抽象类中可以包含抽象方法和非抽象方法。
如果一个类中包含抽象方法，那么这个类必须被声明为抽象类。
抽象类不能被实例化，即不能使用new关键字来创建抽象类的实例。仅作为一种特殊的父类，让子类继承并实现。
抽象类可以有子类，子类可以选择是否实现抽象类中的抽象方法。如果子类没有实现抽象类中的所有抽象方法，那么子类也必须被声明为抽象类。

用途：

抽象类用于定义一组具有共同特征的对象的公共接口。
通过抽象类，我们可以提供一种结构，使得子类可以共享一些通用的属性和方法，同时允许子类根据具体需求来提供不同的实现。
抽象类可以作为类型安全的框架，通过定义抽象类来规范子类的行为。

2. 抽象方法（Abstract Method）

定义：
抽象方法是一种只有方法签名（即方法名和参数列表），而没有方法体（即没有大括号和其中的代码）的方法。抽象方法必须被声明在抽象类中。

特点：

抽象方法使用abstract关键字来声明。
抽象方法只有方法签名，没有方法体。
抽象方法不能被直接调用，只能通过子类继承并实现该方法后才能被调用。
抽象类中不一定有抽象方法，如果一个类包含抽象方法，那么这个类必须被声明为抽象类。

用途：

抽象方法用于定义一种通用的行为或功能，具体的实现细节则由子类来提供。
通过抽象方法，我们可以强制子类实现特定的行为或功能，确保所有子类都遵循相同的接口。
抽象方法允许我们在不改变已有代码结构的情况下，通过扩展子类来实现新的功能或行为。

示例代码

// 定义一个抽象类  
abstract class Animal {  // 定义一个抽象方法  abstract void makeSound();  // 定义一个非抽象方法  void eat() {  System.out.println("The animal eats.");  }  
}  // 定义一个子类，继承自Animal类并实现其抽象方法  
class Dog extends Animal {  // 实现父类的抽象方法  @Override  void makeSound() {  System.out.println("The dog barks.");  }  
}  // 定义一个子类，继承自Animal类但没有实现其抽象方法（因此也需要被声明为抽象类）  
abstract class Cat extends Animal {  // 这里没有实现makeSound()方法，因此Cat类也必须是抽象类  
}  public class Main {  public static void main(String[] args) {  // 不能直接创建抽象类的实例  // Animal animal = new Animal(); // 这行代码会编译错误  // 创建子类的实例并调用方法  Dog dog = new Dog();  dog.makeSound(); // 输出: The dog barks.  dog.eat(); // 输出: The animal eats.  // Cat类也是抽象类，不能直接创建其实例  // Cat cat = new Cat(); // 这行代码也会编译错误  }  
}

在这个示例中，Animal是一个抽象类，它定义了一个抽象方法makeSound()和一个非抽象方法eat()。Dog类继承了Animal类，并实现了makeSound()方法。而Cat类也继承了Animal类，但由于没有实现makeSound()方法，因此它也被声明为抽象类。在main方法中，我们创建了Dog类的实例并调用了它的方法，但由于Cat类是抽象类，所以我们不能创建其实例。

抽象类的应用场景和好处主要体现在以下几个方面：

应用场景

定义接口：当你想定义一个接口，但又不想使用接口（interface）语法时，可以使用抽象类。抽象类允许你定义一些公共的属性和方法，其中一些方法可以有默认实现，而另一些方法则留给子类去实现。
实现代码复用：如果多个类之间存在一些共同的代码和行为，但又不能全部通过接口来实现（因为接口只能定义方法签名），那么可以使用抽象类来提供这些共同代码的默认实现。子类可以通过继承抽象类来复用这些代码。
建立层次结构：抽象类可以帮助你建立类的层次结构。在面向对象的设计中，通常会有多个类共享一些属性和方法，这些类可以组成一个继承层次结构，其中抽象类位于这个层次结构的顶端。
实现模板方法模式：模板方法模式是一种行为设计模式，它在一个方法中定义了一个算法的骨架，并允许子类为一个或多个步骤提供实现。抽象类可以很好地支持这种设计模式，因为它可以定义一些抽象方法和非抽象方法，其中非抽象方法可以作为算法的骨架，而抽象方法则留给子类去实现。

好处

代码复用：通过继承抽象类，子类可以复用父类中定义的属性和方法的默认实现，从而减少了重复代码。
定义公共接口：抽象类可以定义一组公共的属性和方法，这些属性和方法对于所有子类都是可见的。这使得子类之间具有更好的一致性和可维护性。
实现多态性：通过抽象类，我们可以实现多态性。子类可以覆盖父类中的方法，并提供自己的实现。这样，在调用这些方法时，可以根据实际的对象类型来执行不同的代码。
提高代码的可扩展性：由于抽象类允许子类提供自己的实现，因此它们具有很高的可扩展性。当需要添加新的功能或行为时，只需要创建一个新的子类并实现相应的抽象方法即可。
促进代码的组织和分类：抽象类可以帮助我们更好地组织和分类代码。通过将具有共同属性和方法的类组织在一起，并使用抽象类作为它们的基类，我们可以使代码结构更加清晰和易于理解。
支持模板方法模式：抽象类是实现模板方法模式的理想选择。通过定义算法的骨架和抽象步骤，我们可以确保子类遵循一定的规范，并提供自己的实现细节。这使得代码更加灵活和可定制。