小白,你要的Java抽象类,操碎了心!

2020/05/06

自从给小白写了两篇科普性质的文章后,我就有点一发不可收拾,觉得很有必要继续写下去。因为有读者留言“鼓励”我说,“二哥,你真的是为小白操碎了心啊!”我容易吗?我。

当我们要完成的任务是确定的,但具体的方式需要随后开个会投票的话,Java 的抽象类就派上用场了。这句话怎么理解呢?搬个小板凳坐好,听我来给你讲讲。

01、抽象类的 5 个关键点

1)定义抽象类的时候需要用到关键字 abstract,放在 class 关键字前。

public abstract class AbstractPlayer {
}

关于抽象类的命名,阿里出品的 Java 开发手册上有强调,“抽象类命名要使用 Abstract 或 Base 开头”,记住了哦。

2)抽象类不能被实例化,但可以有子类。

尝试通过 new 关键字实例化的话,编译器会报错,提示“类是抽象的,不能实例化”。

通过 extends 关键字可以继承抽象类,继承后,BasketballPlayer 类就是 AbstractPlayer 的子类。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}

3)如果一个类定义了一个或多个抽象方法,那么这个类必须是抽象类。

当在一个普通类(没有使用 abstract 关键字修饰)中定义了抽象方法,编译器就会有两处错误提示。

第一处在类级别上,提醒你“这个类必须通过 abstract 关键字定义”,or 的那个信息没必要,见下图。

第二处在方法级别上,提醒你“抽象方法所在的类不是抽象的”,见下图。

4)抽象类可以同时声明抽象方法和具体方法,也可以什么方法都没有,但没必要。就像下面这样:

public abstract class AbstractPlayer {
    abstract void play();
    
    public void sleep() {
        System.out.println("运动员也要休息而不是挑战极限");
    }
}

5)抽象类派生的子类必须实现父类中定义的抽象方法。比如说,抽象类中定义了 play() 方法,子类中就必须实现。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是张伯伦,篮球场上得过 100 分");
    }
}

如果没有实现的话,编译器会提醒你“子类必须实现抽象方法”,见下图。

02、什么时候用抽象类

与抽象类息息相关的还有一个概念,就是接口,我们留到下一篇文章中详细说,因为要说的知识点还是蛮多的。你现在只需要有这样一个概念就好,接口是对行为的抽象,抽象类是对整个类(包含成员变量和行为)进行抽象。

(是不是有点明白又有点不明白,别着急,翘首以盼地等下一篇文章出炉吧)

除了接口之外,还有一个概念就是具体的类,就是不通过 abstract 修饰的普通类,见下面这段代码中的定义。

public class BasketballPlayer {
   public void play() {
        System.out.println("我是詹姆斯,现役第一人");
    }
}

有接口,有具体类,那什么时候该使用抽象类呢?

1)我们希望一些通用的功能被多个子类复用。比如说,AbstractPlayer 抽象类中有一个普通的方法 sleep(),表明所有运动员都需要休息,那么这个方法就可以被子类复用。

public abstract class AbstractPlayer {
    public void sleep() {
        System.out.println("运动员也要休息而不是挑战极限");
    }
}

虽然 AbstractPlayer 类可以不是抽象类——把 abstract 修饰符去掉也能满足这种场景。但 AbstractPlayer 类可能还会有一个或者多个抽象方法。

BasketballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类,也就拥有了 sleep() 方法。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}

BasketballPlayer 对象可以直接调用 sleep() 方法:

BasketballPlayer basketballPlayer = new BasketballPlayer();
basketballPlayer.sleep();

FootballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类,也就拥有了 sleep() 方法。

public class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
}

FootballPlayer 对象也可以直接调用 sleep() 方法:

FootballPlayer footballPlayer = new FootballPlayer();
footballPlayer.sleep();

2)我们需要在抽象类中定义好 API,然后在子类中扩展实现。比如说,AbstractPlayer 抽象类中有一个抽象方法 play(),定义所有运动员都可以从事某项运动,但需要对应子类去扩展实现。

public abstract class AbstractPlayer {
    abstract void play();
}

BasketballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类,扩展实现了自己的 play() 方法。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是张伯伦,我篮球场上得过 100 分,");
    }
}

FootballPlayer 继承了 AbstractPlayer 类,扩展实现了自己的 play() 方法。

public class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是C罗,我能接住任意高度的头球");
    }
}

3)如果父类与子类之间的关系符合 is-a 的层次关系,就可以使用抽象类,比如说篮球运动员是运动员,足球运动员是运动员。

03、具体示例

为了进一步展示抽象类的特性,我们再来看一个具体的示例。假设现在有一个文件,里面的内容非常简单——“Hello World”,现在需要有一个读取器将内容读取出来,最好能按照大写的方式,或者小写的方式。

这时候,最好定义一个抽象类,比如说 BaseFileReader:

public abstract class BaseFileReader {
    protected Path filePath;

    protected BaseFileReader(Path filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }

    public List<String> readFile() throws IOException {
        return Files.lines(filePath)
                .map(this::mapFileLine).collect(Collectors.toList());
    }

    protected abstract String mapFileLine(String line);
}

filePath 为文件路径,使用 protected 修饰,表明该成员变量可以在需要时被子类访问。

readFile() 方法用来读取文件,方法体里面调用了抽象方法 mapFileLine()——需要子类扩展实现大小写的方式。

你看,BaseFileReader 设计的就非常合理,并且易于扩展,子类只需要专注于具体的大小写实现方式就可以了。

小写的方式:

public class LowercaseFileReader extends BaseFileReader {
    protected LowercaseFileReader(Path filePath) {
        super(filePath);
    }

    @Override
    protected String mapFileLine(String line) {
        return line.toLowerCase();
    }
}

大写的方式:

public class UppercaseFileReader extends BaseFileReader {
    protected UppercaseFileReader(Path filePath) {
        super(filePath);
    }

    @Override
    protected String mapFileLine(String line) {
        return line.toUpperCase();
    }
}

你看,从文件里面一行一行读取内容的代码被子类复用了——抽象类 BaseFileReader 类中定义的普通方法 readFile()。与此同时,子类只需要专注于自己该做的工作,LowercaseFileReader 以小写的方式读取文件内容,UppercaseFileReader 以大写的方式读取文件内容。

接下来,我们来新建一个测试类 FileReaderTest:

public class FileReaderTest {
    public static void main(String[] args) throws URISyntaxException, IOException {
        URL location = FileReaderTest.class.getClassLoader().getResource("helloworld.txt");
        Path path = Paths.get(location.toURI());
        BaseFileReader lowercaseFileReader = new LowercaseFileReader(path);
        BaseFileReader uppercaseFileReader = new UppercaseFileReader(path);
        System.out.println(lowercaseFileReader.readFile());
        System.out.println(uppercaseFileReader.readFile());
    }
}

项目的 resource 目录下有一个文本文件,名字叫 helloworld.txt。

可以通过 ClassLoader.getResource() 的方式获取到该文件的 URI 路径,然后就可以使用 LowercaseFileReader 和 UppercaseFileReader 两种方式读取到文本内容了。

输出结果如下所示:

[hello world]
[HELLO WORLD]

好了,我亲爱的读者朋友,以上就是本文的全部内容了。是不是感觉认知边界又拓宽了?

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