Java中的抽象类和接口

写这篇文章，是想从面向对象设计的角度出发，去探讨抽象类和接口。也是对抽象类和接口要点的总结。

抽象类

我们知道，抽象是面向对象的四大特性之一。我们从现实世界的事物中可以抽象出事物的属性和功能。通过分析不同的事物，发现彼此之间可能存在很多不同的关系，比如层次的继承关系、部分与整体强相关的组合关系、部分与整体弱相关的聚合关系等等。其中，将事物的共性（属性和方法）抽取出来，就形成父子继承关系。在这个过程中，有些方法是有默认实现的，就可以在父类中定义方法体（尽管子类可以覆盖）。但有些只知道有此方法，根本不知道子类会如何实现。这时候，抽象类就派上用场了。注意：抽象类描述的仍是继承关系。

抽象类用于定义所有子类共同的、但不确定如何实现的成员方法。Java中抽象类的使用有如下要点：

抽象方法必须定义在抽象类中；反过来，如果一个类含有抽象方法，则该类必须定义为抽象类。抽象类和抽象方法都要用abstract关键字修饰；
抽象类不能被初始化。解释的话，知乎上的一个回复也很贴切：周星驰的电影中那个去水果店，揪住老板说要一斤水果！老板问他你要什么水果，他说他就要水果！这个水果就是抽象类，你如果能在水果店买到一斤叫水果的水果，那就能实例化一个抽象类。
抽象类的方法必须在子类中实现，如果一个子类只实现了父类的一部分抽象方法，那么该子类仍然是抽象类。
抽象类中既可以有抽象方法，也可以定义具体的成员变量和成员方法。除了具有抽象方法之外，其它的跟普通类一样定义；
一旦子类继承了某个抽象类，则抽象类中的抽象方法必须在子类中被覆盖；
若某个类要继承抽象类，同样使用extends关键字，而且是单继承。即一个类只能继承一个抽象类。

一个抽象类的例子：

abstract class Person{
    String name;
    abstract void eat();
    void speak(){
        System.out.println("my name:" + name);
    }
}

接口

接口是对外暴露的一系列方法的声明，用于对类进行扩展。接口的本质是一系列规范，在Objective-C中甚至没有接口（Interface），而是叫协议（protocol）。理解这一点，就好像主板上对外提供各种接口，有USB接口、SATA硬盘接口、PCIE接口等。尽管不同的主板可以将接口的颜色换一下，位置换一下。但是各类接口的尺寸、针脚等都是固定的，是早先定义的规范。

在面向对象设计中，接口就是预先定义的规范。当定义了一个接口，仅仅说明了此接口能做什么，没有定义如何做。如果一个类实现此接口，就立刻知道了这个类能做什么，至于如何做，是在类内部定义的。

Java中接口用得非常广泛，比如Comparable接口定义的规范是：两个对象可以比较。但如何比较取决于对象内部的实现。比较String和Number都不是问题，但比较两个自定义对象时，是按照哪个字段进行比较，就要在类内部实现了。如Student类可以按照姓名比较，也可以按照学号比较等。

Java中接口的使用有如下要点：

接口是用于对类进行扩展的。若某个类实现了一个接口，就证明该类具有此接口定义的所有方法。
接口中可以定义两类元素：常量和抽象方法；注意：接口中的方法都是public的。
接口中的常量默认都是public static final的。尽管如此，显式声明可以提高代码可读性；
接口中的方法默认都是public abstract的，尽量显式声明；
接口不能被初始化，但可以通过接口名调用接口中的常量；
java中支持多实现。即一个类可以实现多个接口。
若某个类要实现接口，使用implements关键字。

interface Pocket {
    public static final SIZE = 20;
    public abstract String getSome();
    int MAX_COUNT = 5; //合法，但不友好，尽量添加public static final修饰
    void pubSome();
}

另外，接口也可以被继承，但只能被接口继承，甚至可以在接口之间实现多继承。因为接口中的方法只是声明，而具体的实现是在实现此接口的类中。若两个接口中有签名完全相同的方法，一个类实现了这两个接口，只要将接口中声明的这个方法实现了就行，无所谓这个方法是来自哪个接口。注意，不要在不同的接口定义方法名和参数列表都相同，但返回值不相同的方法，这样的设计很糟糕。

interface A {
    public void showA();
}
interface B extends A{
    public void showB();
}
class C implements B{  //必须实现接口A和接口B的所有方法
    public void showA(){}
    public void showB(){}
}

抽象类和接口的比较

因为抽象类仍然是一个类，所以抽象类可以定义构造方法、成员变量、普通方法以及静态方法，而且可以使用public、protected等修饰符。但是这些在接口中都不可以。接口默认修饰符为public static ，不需要在接口中显式声明。比较特别的一点是，接口和抽象类都可以包含静态变量，只是接口中静态变量只能是public static final类型，相当于常量。而抽象类中可以用任意修饰符进行修饰。

不过，有的人觉得既然抽象类已经可以定义抽象方法，类可以继承并实现此方法。接口也是定义抽象方法的，而且接口还不能定义成员变量和有实现的成员方法，比抽象类的功能还弱。为什么有抽象类了还需要接口呢？就说接口可以多实现，抽象类只能单继承，但如果Java某一天支持多继承了，是不是接口就没有存在的意义了呢？

其实，这样的问题只是从两者功能实现的相似性考虑问题了。然而，看到本质，还是面向对象设计思想。抽象类描述的是继承的关系，而接口则是对类的扩展，可以描述聚合或组合的关系。这个是有很大区别的。比如知乎的鱼鱼鱼举的一个例子就很贴切：

苹果和鸡都可以吃，但是苹果是水果，鸡是动物，这个时候可以通过实现 edible 这个接口。所以说，“接口比类带来更多的灵活性”。

尽管实际开发中很多功能两者都可以实现，但是良好的实现是取决于良好的面向对象设计思想。这一点也很重要。一般情况下，继承的耦合性太强，而良好的设计往往是高内聚低耦合。因此，开发中优先选用接口，尽量少用抽象类。

如果对于抽象类和接口比较迷糊，可以到知乎的一个问题上看看，瞬间会清晰很多。Java 中的接口有什么作用？

若感觉文章中有什么问题，欢迎一起讨论，或者可以帮我指正。非常感谢~