Java接口和Java抽象類
在沒有好好地研習(xí)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)模式之前，我對Java接口和Java抽象類的認(rèn)識還是很模糊，很不可理解。
剛學(xué)Java語言時(shí)，就很難理解為什么要有接口這個(gè)概念，雖說是可以實(shí)現(xiàn)所謂的多繼承，可一個(gè)只有方法名，沒有方法體的東西，我實(shí)現(xiàn)它又有什么用呢？我從它那什么也得不到，除了一些方法名，我直接在具體類里加入這些方法不就行了嗎？
為什么一定要有抽象類這個(gè)概念？為什么就不能把這個(gè)父類寫成一個(gè)具體的類，子類再繼承它不就可以了嗎？何必弄一個(gè)抽象類出來，還要弄一些沒有方法體的抽象方法，弄得又象接口又象類的，讓人捉摸不定。
當(dāng) 我開始學(xué)習(xí)java設(shè)計(jì)模式，真正走進(jìn)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的大門之后，我才發(fā)現(xiàn)，自己對面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的理解原來是那么的片面，那么的膚淺，根本就沒有真正理解面 向?qū)ο笏枷氲木瑁谀骋环N程度上還受著面向過程的影響，以為弄出了一個(gè)個(gè)類，就算是面向?qū)ο罅耍鋵?shí)還是被過程所驅(qū)使著。
我還是說說我現(xiàn)在對面向?qū)ο笏枷氲睦斫獍桑灰欢ㄕ_全面，但我想應(yīng)該還算是比以前略有進(jìn)步吧。
面向?qū)ο笏枷耄矣X得最關(guān)鍵的就是抽象。
一 個(gè)軟件設(shè)計(jì)的好壞，我想很大程度上取決于它的整體架構(gòu)，而這個(gè)整體架構(gòu)其實(shí)就是你對整個(gè)宏觀商業(yè)業(yè)務(wù)的抽象框架，當(dāng)代表業(yè)務(wù)邏輯的高層抽象層結(jié)構(gòu)合理時(shí)， 你底層的具體實(shí)現(xiàn)需要考慮的就僅僅是一些算法和一些具體的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了。當(dāng)你需要再開發(fā)另一個(gè)相近的項(xiàng)目時(shí)，你以前的抽象層說不定還可以再次利用呢，面對對 象的設(shè)計(jì)，復(fù)用的重點(diǎn)其實(shí)應(yīng)該是抽象層的復(fù)用，而不是具體某一個(gè)代碼塊的復(fù)用，是不是一下子感覺自己對復(fù)用理解的高度又上升了一層？^_^
說到了抽象，我就不能不提到曾讓我頭痛的Java接口和Java抽象類了，這也是本文我想說的重點(diǎn)。
既然面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于抽象，那Java接口和Java抽象類就有它存在的必然性了。
Java 接口和Java抽象類代表的就是抽象類型，就是我們需要提出的抽象層的具體表現(xiàn)。OOP面向?qū)ο蟮木幊蹋绻岣叱绦虻膹?fù)用率，增加程序的可維護(hù)性，可 擴(kuò)展性，就必須是面向接口的編程，面向抽象的編程，正確地使用接口、抽象類這些太有用的抽象類型做為你結(jié)構(gòu)層次上的頂層。
Java接口和Java抽象類有太多相似的地方，又有太多特別的地方，究竟在什么地方，才是它們的最佳位置呢？把它們比較一下，你就可以發(fā)現(xiàn)了。
1、 Java接口和Java抽象類最大的一個(gè)區(qū)別，就在于Java抽象類可以提供某些方法的部分實(shí)現(xiàn)(即抽象類中有抽象方法,也有非抽象的方法)，而
Java接口不可以，這大概就是Java抽象類唯一的優(yōu)點(diǎn)吧，但這個(gè)優(yōu)點(diǎn)非常有用。
如果向一個(gè)抽象類里加入一個(gè)新的具體方法時(shí)，那么它所有的子類都一下子都得到了這個(gè)新方法，而Java接口做不到這一點(diǎn)，如果向一個(gè)Java接口里加入一個(gè) 新方法，所有實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的類就無法成功通過編譯了，因?yàn)?/span>你必須讓每一個(gè)類都再實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法才行，這顯然是Java接口的缺點(diǎn)。
2、一個(gè)抽象類的實(shí)現(xiàn)只能由這個(gè)抽象類的子類給出，也就是說，這個(gè)實(shí)現(xiàn)處在抽象類所定義出的繼承的等級結(jié)構(gòu)中，而由于Java語言的單繼承性，所以抽象類作為類型定義工具的效能大打折扣。
在這一點(diǎn)上，Java接口的優(yōu)勢就出來了，任何一個(gè)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Java接口所規(guī)定的方法的類都可以具有這個(gè)接口的類型，而一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)任意多個(gè)Java接口，從而這個(gè)類就有了多種類型。
3、從第2點(diǎn)不難看出，Java接口是定義混合類型的理想工具，混合類表明一個(gè)類不僅僅具有某個(gè)主類型的行為，而且具有其他的次要行為。
4、 結(jié)合1、2點(diǎn)中抽象類和Java接口的各自優(yōu)勢，具精典的設(shè)計(jì)模式就出來了：聲明類型的工作仍然由Java接口承擔(dān)，但是同時(shí)給出一個(gè)Java抽象類，且 實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口，而其他同屬于這個(gè)抽象類型的具體類可以選擇實(shí)現(xiàn)這個(gè)Java接口，也可以選擇繼承這個(gè)抽象類，也就是說在層次結(jié)構(gòu)中，Java接口在最上 面，然后緊跟著抽象類，哈，這下兩個(gè)的最大優(yōu)點(diǎn)都能發(fā)揮到極至了。這個(gè)模式就是“缺省適配模式”。
在Java語言API中用了這種模式，而且全都遵循一定的命名規(guī)范：Abstract ＋接口名。
Java接口和Java抽象類的存在就是為了用于具體類的實(shí)現(xiàn)和繼承的，如果你準(zhǔn)備寫一個(gè)具體類去繼承另一個(gè)具體類的話，那你的設(shè)計(jì)就有很大問題了。Java抽象類就是為了繼承而存在的，它的抽象方法就是為了強(qiáng)制子類必須去實(shí)現(xiàn)的。(繼承抽象類,其子類必須復(fù)寫抽象類的所有抽象方法)
使用Java接口和抽象Java類進(jìn)行變量的類型聲明、參數(shù)是類型聲明、方法的返還類型說明，以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換等。而不要用具體Java類進(jìn)行變量的類型聲明、參數(shù)是類型聲明、方法的返還類型說明，以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換等。
我想，如果你編的代碼里面連一個(gè)接口和抽象類都沒有的話，也許我可以說你根本沒有用到任何設(shè)計(jì)模式，任何一個(gè)設(shè)計(jì)模式都是和抽象分不開的，而抽象與Java接口和抽象Java類又是分不開的。
理解抽象，理解Java接口和抽象Java類，我想就應(yīng)該是真正開始用面向?qū)ο蟮乃枷肴シ治鰡栴}，解決問題了吧。
首先講清楚類和對象的區(qū)別。
類是廣泛的概念，表示一個(gè)有共同性質(zhì)的群體，而對象指的是具體的一個(gè)實(shí)實(shí)在在的東西。例如，“人”是一個(gè)類，它可以表示地球上所有的人；而“張三”、“李四”、“愛因斯坦”等則是一個(gè)個(gè)的對象，或者說它們是“人”這個(gè)類的一個(gè)個(gè)實(shí)例。在 Java 中，我們可以定義類，然后創(chuàng)建類的對象。
例如：
// 聲明一個(gè)類“Human”
class Human{
private String name;
public String getName(){
return name;
}
public void setName(String value){
this.name = value;
}
//......
}
創(chuàng)建一個(gè)類：
Human human = new Human();
其次，很多人對對象和對象的引用認(rèn)識模糊
引用是程序操作對象的句柄，相當(dāng)于C和C++中的指針。
前面說了，對象是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的東西，比如前面的代碼：
Human human = new Human();
程序執(zhí)行到這里之后，java虛擬機(jī)將會在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè) Human 對象，并將這個(gè)對象的引用賦給 human 變量。這里有兩步，首先是創(chuàng)建 Human 對象，然后把創(chuàng)建的對象的引用賦給 human 變量。
如果聲明了一個(gè)對象的引用，但沒有將對象賦值給它，則這個(gè)引用指向了空的對象，或者說引用了不存在的對象。這時(shí)如果想通過這個(gè)引用訪問對象，則會拋出空指針異常，例如：
Human human;
//......
human.setName("張三");
下面重點(diǎn)談一談?lì)悺⒊橄箢悺⒔涌诤屠^承之間的關(guān)系
不少細(xì)心的初學(xué)者在論壇上問類似這樣的問題：
1、接口不實(shí)現(xiàn)方法，但我卻在程序中可以調(diào)用接口的方法，這是為什么？比如 java.sql 包中的 Connection、Statement、ResultSet 等都是接口，怎么可以調(diào)用 它們的方法呢？
2、抽象類不能實(shí)例化，但是jdk中卻有很多抽象類的對象，這是為什么？比如 System.in 是一個(gè) InputStream 類型對象，但 InputStream 是抽象類，怎么可以得到它的對象呢？
不管怎么樣，大家應(yīng)該明白一點(diǎn)：不管是抽象類中的抽象方法，還是接口中定義的方法，都是需要被調(diào)用的，否則這些方法定義出來就沒有意義了。
可能有很多書上沒有提到，或者提到了而讀者沒有注意到這一點(diǎn)：
一個(gè)子類如果繼承了它的基類，則表示這個(gè)類也是其基類的一種類型，這個(gè)子類的一個(gè)對象是子類類型，并且同時(shí)也是其基類的一個(gè)對象，它也具有基其類的類型；一個(gè)類如果實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口，則表示這個(gè)類的一個(gè)對象也是這個(gè)接口的一個(gè)對象。
可能這樣說不太好懂，又是子類、基類、類型、接口什么的，容易搞混。其實(shí)舉個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子你就會覺得其實(shí)很簡單：
如果“人”是一個(gè)基類，則“男人”是“人”的一個(gè)子類。如果“張三”是一個(gè)“男人”，也就是說“張三”是“男人”的一個(gè)對象，那么顯然“張三”也是“人”這個(gè)基類的一個(gè)對象。
明白了這一點(diǎn)，就容易理解為什么我們可以得到抽象類的對象了：原來我們得到的抽象類的對象其實(shí)是它的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了抽象方法的子類或子孫類的一個(gè)對象，但我們拿它當(dāng)它的抽象類的基類來用。比如“人”這個(gè)類，每個(gè)人都會“悲傷”，男人悲傷的時(shí)候抽煙、喝酒，女人悲傷的時(shí)候哭泣、流淚。由于不同的子類在“悲傷”時(shí)所進(jìn)行的動作不一樣，因此這個(gè)動作(方法)在基類中不好實(shí)現(xiàn)，但基類中又需要有這個(gè)方法，因此，“人”這個(gè)類就可以定義一個(gè)抽象方法“悲傷”，由其子類“男人”和“女人”來實(shí)現(xiàn)“悲傷”這個(gè)方法。但是調(diào)用者只把男人和女人的對象當(dāng)作其基類“人”的一個(gè)對象，調(diào)用它的“悲傷”方法。
讀者可以去體驗(yàn)一下 jdk 的抽象類 java.lang.Process ：
Runtime runtime = Rumtime.getRuntime();
Process process = rumtime.exec("notepad.exe");
Class cls = process.getClass();
System.out.println(cls.getName());
這時(shí)會打印出 process 類的名字，如果在 Windows 下它會是一個(gè)類似于 *Win32* 的名字，它是 Process 的一個(gè)子類。因?yàn)?/span> process 類用于管理打開的進(jìn)程，而在不同的操作系統(tǒng)上都有不同的實(shí)現(xiàn)，因此它把方法定義為 Process 的抽象方法，而具體的操作只能由對應(yīng)在不同操作系統(tǒng)下的子實(shí)現(xiàn)。
下面來談接口，我們知道接口只定義了一些方法，而沒有實(shí)現(xiàn)這些方法。而其實(shí)，接口是一個(gè)規(guī)范，它規(guī)定了實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口所要做的事情，或者說規(guī)定了實(shí)現(xiàn)接口的類必須具備的能力(也就是方法)。
那么我們可以這樣對比：
某種類型的駕駛執(zhí)照，規(guī)定了拿到這個(gè)駕照的人必須能夠“開小汽車”和“開公共汽車”。那么我們認(rèn)為這個(gè)駕照是一個(gè)接口，它規(guī)定了實(shí)現(xiàn)它的類所必須有的能力。
我們可以定義一個(gè)類 Driver，繼承自 Human，然后實(shí)現(xiàn)“駕照持有者”這個(gè)接口：
public interface DriverHolder{
public void driverCar();
public void driverBus();
}
public class Driver extends Human implements DriverHolder{
public void driverCar(){
// ......
}
public void driverBus(){
// ......
}
}
這樣一來，一個(gè)“Driver”對象，它同時(shí)也是一個(gè) DrivreHolder 對象。即一個(gè)司機(jī)(Driver)同時(shí)是一個(gè)駕照執(zhí)持有者對象。在程序中我們可以這樣：
DriverHolder driverholder = new Driver();
driverholder.driverCar();
這樣我們就解釋了為什么“接口沒有實(shí)現(xiàn)方法，卻可以得到接口類的對象”的問題。
但是這樣一來，肯定有人會問：為什么要定義一個(gè)接口呢，為什么不直接把這個(gè)方法定義到 Driver 類中去，然后 Driver driver = new Driver(); 一樣可以調(diào)用它的 driverCar(); 和 driverBus() 方法，這樣做豈不是方便得多？
這是因?yàn)?/span>java是單繼承的，它只能繼承于一個(gè)類，這樣它的類型就只限于其基類或者基類的基類。但是java可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，這樣它就可以有很多個(gè)接口的類型。就象一個(gè)人，它繼承自“脊椎動物”這個(gè)類，而“脊椎動物”又繼承自“動物”這個(gè)類，因此“張三”是個(gè)人，他是一個(gè)“脊椎動物”，當(dāng)然他也是一個(gè)“動物”。但他可以繼承很多個(gè)接口，比如拿駕駛執(zhí)照之后，他就是“駕照持有者”類型，他也可以拿英語六級證書，這樣他就是一個(gè)六級證書持有者等等。
明白這一點(diǎn)之后，我們來看一看 java 的事件機(jī)制。
java.awt.Button 類有一個(gè) addActionListener(ActionListener l);方法。這個(gè)方法傳入的是一個(gè)接口類型：ActionListerner，在實(shí)際中，我們需要實(shí)現(xiàn) ActionListener 接口，并且把實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的類的對象引用作為參數(shù)傳入。這樣，Button對象就得到了一個(gè) ActionListener 對象，它知道這個(gè) ActionListener 對象有一個(gè) actionPerformed 方法，或者說它有處理 Action 事件的能力，當(dāng) Action 事件發(fā)生時(shí)，它就可以調(diào)用這個(gè)對象的 actionPerformed 方法。
比如一般我們會這樣做：
public class TestButton extends Frame implements ActionListener{
private Button btn1 = new Button();
//......
public TestButton(){
btn.addActionListener(this);
this.add(btn);
}
public void actionPerformed(ActionEvent e){
}
}
現(xiàn)在我們假設(shè) ActionListener 不是接口，而是一個(gè)類。那么我們只能繼承 ActionListener 類，并且重寫 actionPerformed 方法。但是java是單繼承的，如果類繼承了 ActionListener 類，那么它就不能繼承其它的類(Frame 類)了，而不從 Frame 類繼承的話，又怎么創(chuàng)建窗體，怎么把 Button 放到窗體中去呢？
其實(shí)接口不完全是為了解決 java 的單繼承問題，它在某種程度上可以達(dá)到調(diào)用和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的分離。
比如說，中國的民用電規(guī)范是一個(gè)接口：平均電壓220V、50Hz、Sin 交流電，水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核電廠，還有小型的柴油發(fā)電機(jī)如果按這個(gè)規(guī)范發(fā)電，則表示它們實(shí)現(xiàn)了這個(gè)民用電源的接口；冰箱、電視、洗衣機(jī)等家用電器使用這些電源，表示它們在調(diào)用這個(gè)接口。在這里，家用電器不管電從哪里來，只要它符合民用電源的規(guī)范就好，電源也不管它發(fā)的電用于什么工作，只管提供電源。
再回過頭來看看 Button 的事件機(jī)制。要知道，Button 要保證所有的 action 事件發(fā)生時(shí)，程序員都可以在他的代碼中處理它，圖書館管理系統(tǒng)、收銀系統(tǒng)、進(jìn)銷存等等等等等等。而接口就可以做到這一點(diǎn)：找一個(gè)類實(shí)現(xiàn) ActionListener 接口，并且讓 Button 得到這個(gè)類的對象的引用( 調(diào)用 addActionListener 方法)，從而當(dāng)Action事件發(fā)生時(shí)，button 創(chuàng)建一個(gè)包含了事件信息的對象(ActionEvent)，然后調(diào)用這個(gè)接口對象的方法，到底怎么處理這次事件，這就是實(shí)現(xiàn)接口的類的事情了。在這里，Button 絲毫不了解 actionPerformed 方法中到底干了什么事情，也不應(yīng)該知道。Button 與具體的業(yè)務(wù)邏輯完全分離開了，它可以應(yīng)用到所有的場合。