抽象类与接口

简要回答

抽象类 和 接口 的概念

1. 抽象类：
   是一种不能被实例化的类，它可能包含抽象方法（没有方法体）和具体方法（有方法体）。抽象类通常是作为对应子类的基类，提供共同的属性和部分行为的实现，并强制子类实现某些特定行为。
2. 接口：
   是一种完全抽象的类型，接口技术用于描述类 应该具有什么功能，但并不给出具体实现，等到当某个类要使用接口时，再去实现接口中的这些方法。类需要遵从接口中描述的统一规则进行定义，所以，接口是对外提供的一组规则，标准。

抽象类 和 接口 的区别

• 如下表所示：

  维度	抽象类	接口
  成员变量	可有各种访问修饰符的实例变量、静态变量和常量。	默认且必须是 public static final（常量），且必须在定义时就初始化。
  成员方法	可有抽象方法（无实现）和具体方法（有实现）。抽象方法不能是 private, static, final。	Java 8之前：只能有 public abstract 方法。 Java 8及之后：可有默认方法、静态方法。 Java 9及之后：可有私有方法。
  构造方法	可以有构造方法，用于子类初始化父类成员，但不能直接实例化。	不能有构造方法。
  创建对象	不能直接实例化。只能通过子类（非抽象）实例化。	不能直接实例化。只能通过实现类（非抽象）实例化，并通常通过多态引用。
  继承关系	使用 extends 关键字继承，只支持单继承。	使用 implements 关键字实现，支持多实现（一个类可实现多个接口）。 接口之间可多继承。
  适用场景	表示 “is-a” 关系，作为类族共同的基类，提供模板方法模式。	表示 “can-do” 或 “has-a” 关系，定义行为规则/标准，实现多态，弥补单继承机制的不足。

详细回答

抽象类 和 接口 的概念

1. 抽象类：
   • 抽象类是Java中用于实现抽象概念的一种特殊类，它使用 abstract 关键字修饰，不能被直接实例化（即不能使用 new 关键字创建对象）。
   • 抽象类通常是作为对应子类的基类，提供一个通用的模板或骨架，定义一组共同的属性和部分行为，并强制子类实现某些特定的、对于每个子类来说比较特别 的行为。
2. 接口：
   • 是一种完全抽象的类型，它使用 interface 关键字定义，与抽象类类似，也不能被直接实例化。
   • 接口技术用于描述类 应该具有什么功能，但并不给出具体实现，等到当某个类要使用接口时，再去实现接口中的这些方法。类需要遵从接口中描述的统一规则进行定义，所以，接口是对外提供的一组规则，标准。
   • 接口的主要目的是实现多重继承的效果，定义不同的类可以拥有的共同的 能力或行为，强调 “做什么” 而非 “怎么做”。

抽象类 和 接口 的区别

1. 成员变量：
   • 抽象类：在抽象类中，可以定义各种类型的成员变量，包括实例变量（非静态）、静态变量，以及静态和非静态的 常量。这些变量可以使用任何访问修饰符（public, protected, default, private），并且可以 不需要被 final 修饰，也可以不进行初始化（因为对于实例变量，可以在构造方法中初始化）。
   • 接口：在接口中，所有成员变量都必须是 public static final 类型，即接口中没有成员变量，只有 公有静态常量 。由于它们是常量，因此必须在定义时进行初始化。而因为接口不包含构造方法或静态代码块来初始化这些常量，所以定义时就进行赋值是唯一的初始化途径。
2. 成员方法：
   • 抽象类：
     Δ 抽象类可以包含 抽象方法 （抽象方法没有方法体，用 abstract 关键字修饰）和 具体方法 （具体方法有方法体）。
     Δ 抽象方法不能是 private 修饰的，因为私有方法无法被子类继承和实现，也不能是 static 修饰的，因为静态方法属于类，与实例无关，无法强制子类实现，还不能是 final 修饰的，因为 final 方法不能被重写，而抽象方法必须被重写，这就有矛盾。
     Δ 具体方法（非抽象方法）则可以有任何访问修饰符，并且也可以是 static 或 final修饰的。
   • 接口：
     Δ 在 Java 8 之前，接口中所有方法必须是 public abstract，即公有的抽象方法，不允许有方法体。事实上，接口中的方法默认就是公有抽象方法，因此在接口中定义抽象方法时，可以省略掉abstract关键字。
     Δ 从 Java 8 开始，接口引入了 默认方法（default methods） 和 静态方法（static methods） 。默认方法使用 default 关键字修饰，允许接口提供方法的默认实现，实现了接口的向后兼容性，因为默认方法是可以被实现类重写的。静态方法使用 static 关键字修饰，可以通过接口名直接调用，与类中的静态方法类似。
     Δ 从 Java 9 开始，接口进一步支持 私有方法（private methods） 。私有方法可以是实例方法或静态方法，它们主要用于在接口 内部 封装默认方法和静态方法的公共逻辑，提高代码复用性，但不能被外部或实现类直接访问。
3. 构造方法：
   • 抽象类：抽象类可以拥有构造方法，并且支持构造方法的重载。尽管抽象类不能被直接实例化，但其构造方法会在子类实例化时被调用，用于初始化抽象类中定义的成员变量。这是因为子类的构造方法在执行时，会隐式或显式地调用其父类的构造方法。
   • 接口：接口不能有构造方法。接口只定义行为规范和常量，不涉及实例的状态初始化，因此不需要构造方法。
4. 创建对象：
   • 抽象类：抽象类不能直接使用 new 关键字创建对象（即不能被实例化）。要使用抽象类，必须通过其非抽象子类来实例化。通常，我们会通过多态的方式，将子类对象 赋值给 抽象类类型的引用，从而调用抽象类中定义的方法（包括抽象方法和具体方法）。
   • 接口：接口也不能直接使用 new 关键字创建对象（即不能被实例化）。要使用接口，必须通过其非抽象的实现类来实例化。同样，通常会通过多态的方式，将实现类对象 赋值给 接口类型的引用，以实现接口定义的功能。接口的实现类可以是抽象类（抽象类允许部分实现接口方法）或普通类（普通类要求 必须实现接口中所有抽象方法）。
5. 继承关系：
   • 抽象类：
     Δ 类与抽象类之间是继承关系，使用 extends 关键字。
     Δ Java只支持单继承，即一个类只能继承一个抽象类（或普通类）。这使得抽象类更适合表示 “is-a” 的强关联关系，例如“猫是一种动物”，“程序员是一种生物”。
   • 接口：
     Δ 类与接口之间 是实现关系，使用 implements 关键字。Java支持多实现，即一个类可以实现多个接口。这使得接口能够弥补Java单继承的不足，允许一个类拥有多种 不相关的“能力”或“行为”。
     Δ 接口与接口之间 是继承关系，使用 extends 关键字。接口支持多继承，即一个接口可以同时继承多个接口。
6. 适用场景：
   • 抽象类：
     ① 适用于表示 “is-a” 关系，我们上面也提到了，例如，当一组类之间存在共同的属性和行为，并且其中一些行为是共同实现的，而另一些行为是必须由子类各自实现的（但具体实现方式不同），这时候，就可以将子类共同的属性和行为抽象出来，把它们封装到一个抽象类中。
     ② 抽象类常用于模板方法模式，就是定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中去实现。
   • 接口：
     ① 适用于表示 “can-do”， “has-a” ，或者 “like a” 这样一种关系，例如，当需要定义 一组不相关的类 都必须遵循的规则或者标准时，就可以通过接口来解决。
     ② 接口经常用于实现多态性，使得不同类的对象能够以统一的方式被处理。
     ③ 有时候需要定义一个纯粹的规范，不涉及任何实现细节时（传统接口），也可以通过定义接口来解决。
     ④ 而且 从Java 8开始，有时候需要为 现有接口 添加新方法，同时还不去破坏已有的实现类时，就可以在接口中添加新的默认方法来解决。

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知识拓展

1. 接口的特性示意图如下：
   
2. 面试官可能的追问1：Java 8 以后接口可以有默认方法和静态方法，这使得接口和抽象类看起来更相似了。那么，在什么情况下我仍然应该选择抽象类而不是接口？
   • 尽管Java 8引入的默认方法和静态方法增强了接口的功能，使其能够包含方法实现，从而在表面上与抽象类更加相似，但它们的核心设计理念和适用场景依然有本质区别。
   • 比方说，当已经明确了子类是父类的一种特殊类型时，抽象类显然更符合这种继承的语义；当基类需要包含实例变量（非常量）或者需要使用 protected、private 等访问修饰符的成员变量来维护状态时，那么就只能使用抽象类；当基类需要构造器来初始化其内部状态或执行一些初始化逻辑，那么也必须使用抽象类。
   • 抽象类非常适合“模板方法模式”，它定义了算法的骨架，骨架中的一些步骤由抽象类实现，而另一些抽象步骤则留给子类实现。接口的默认方法虽然可以提供实现，但它更侧重于为接口添加新功能时的兼容性，而非作为算法骨架。
3. 面试官可能的追问2：既然接口可以多继承，抽象类可以单继承，那么在设计时，什么时候优先考虑使用接口，什么时候优先考虑使用抽象类？
   • 优先使用接口（定义行为规范）：
     ① 当需要定义一组规则或标准，而与实现这组规则的 具体实现类的类型无关时，往往优先用接口而不是抽象类，例如，Runnable（可运行的）、Serializable（可序列化的）。
     ② 当需要实现多重继承的效果时，因为Java类只支持单继承，但可以实现多个接口，所以这时候可以让实现类去实现一个继承了多个接口的接口。
     ③ 当项目对于耦合性比较严格时，一般更倾向于使用接口。
   • 优先使用抽象类（定义共同基类）：
     Δ 具体请见 “面试官可能的追问1” 。
   • 总的来看，如果侧重于 “做什么”（行为），而不关心 “怎么做” ，选接口；如果侧重于 “是什么”（类型），且需要共享部分实现和状态，选抽象类。