java抽象类和接口和继承之间关系

有时候，我们可能想要构造一个很抽象的父类对象，它可能仅仅代表一个分类或抽象概念，它的实例没有任何意义，因此不希望它能被实例化。例如：有一个父类“ 水果（Fruit）”，它有几个子类“苹果（Apple）”、“橘子（Orange）”、“香蕉（Banana）”等。水果在这里仅仅只是作为一个分类，显然水果的实例没有什么意义（就好像一个人如果告诉你他买了一些水果但是却不告诉你是苹果还是橘子，你很难想象他到底买的是什么。）。而水果类又要能被子类化，这就要求我们使用抽象类（abstract class）来解决这个问题。
在java中，通过在class关键字前增加abstract修饰符，就可以将一个类定义成抽象类。抽象类不能被实例化。例如：
          定义抽象类水果（Fruit）

          public abstract class Fruit {
                  ……
          }

           如果我们试图用以下语句来获得一个实例，将无法编译成功。

         

 Fruit fruit = new Fruit();

而我们仍然可以构造水果类的子类，如：
          子类“苹果（Apple）”

         

 public class Apple extends Fruit {
                   ……
           }

          子类“橘子（Orange）”

         

 public class Orange extends Fruit {
                   ……
           }

这样就达到我们的目的了。
抽象类除了能象普通类一样可以拥有一般的属性和方法，也可以拥有抽象方法（abstract method）。例如：
           抽象类“形状（Shape）”拥有抽象方法draw()。

          

public abstract class Shape {
                  ……
                  public abstract void draw();
                  ……
           }

抽象方法与抽象的行为相对应，通常是这个行为对父对象没有意义，而子对象有具体动作。例如方法draw()对于类Shape没有意义，而类Shape的子类矩形（Rectangle）的方法draw()可以有实际的动作（根据矩形的四个顶点画出矩形的四个边），子类圆（Circle）的方法draw()也可以有实际的动作（根据圆心和半径画出圆周）。
抽象类可以有抽象方法也可以没有抽象方法；但是如果一个类有抽象方法，那这个类只能定义为抽象类。
           如果按照以下代码类“形状（Shape）”仍然拥有抽象方法draw()，但没有定义为抽象类，将会编译失败。

         

 public class Shape {
                  ……
                  public abstract void draw();
                  ……
           }

抽象方法还有一个特点是，它强迫子类要么仍然保持抽象性（即不具体实现该方法并仍然定义为抽象类），要么具体表现出这个方法的行为（实现具体的动作或者通过抛出UnsupportedOperationException异常来表明不支持该行为）。这样也可以强化多态性。
上面简要分析了抽象类，下面谈谈接口（interface）。java语言使用关键字interface定义一个接口。接口也是抽象对象，它甚至比抽象类更抽象。接口中的方法都是抽象方法。
一个接口可以继承其他接口；一个类通过关键字implements声明要实现一个接口，并具体实现接口的方法。
           例如：有一个接口InterfaceA，

Java代码

public   interface InterfaceA {    
         void methodA();    
}   

           类ClassA实现接口InterfaceA。

Java代码

public   class ClassA implements InterfaceA {    
          public   void methodA() {    
               System.out.println( "methodA of ClassA implements InterfaceA" );    
         }    
}   

如果是抽象类实现一个接口，那么抽象类中可以不具体实现接口的方法（保持其抽象性），而由其子类去实现。
           抽象类ClassB实现接口InterfaceA，但是没有具体实现方法methodA()，

Java代码

public   abstract   class ClassB {           }   

           子类ClassBSub实现接口InterfaceA，但是没有具体实现方法methodA()，

Java代码

public   class ClassBSub {    
    public   void methodA() {    
         System.out.println( "methodA of ClassBSub the subclass of ClassB" );    
        }    
}  

接口和抽象类显著的共同点是接口和抽象类都可以有抽象方法。
接口和抽象类的不同点有：
           (1)抽象类可以有实例变量，而接口不能拥有实例变量，接口中的变量都是静态（static）的常量（final）。
           (2)抽象类可以有非抽象方法，而接口只能有抽象方法。
java中，类与类之间是不能多继承的。java之所以禁止类与类之间的多继承是因为多继承有很大的缺点。
多继承虽然能使子类同时拥有多个父类的特征，但是其缺点也是很显著的，主要有两方面：
(1)如果在一个子类继承的多个父类中拥有相同名字的实例变量，子类在引用该变量时将产生歧义，无法判断应该使用哪个父类的变量。例如：
           类ClassA：

Java代码

public   class ClassA {    
        protected   int varSame = 0 ;    
}   

           类ClassB：

Java代码

public   class ClassB {    
         protected   int varSame = 1 ;    
}   

           子类ClassC：（假设允许类与类之间多继承）

Java代码

public   class ClassC extends ClassA, ClassB {    
         public   void printOut() {    
                System.out.println( super .varSame);    
        }    
         public   static   void main(String[] args) {    
                ClassC classC = new ClassC();    
                classC.printOut();    
        }    
}   

           上面程序的运行结果会是什么呢？输出0还是1？
(2)如果在一个子类继承的多个父类中拥有相同方法，子类中有没有覆盖该方法，那么调用该方法时将产生歧义，无法判断应该调用哪个父类的方法。例如：
           类ClassA：

Java代码

public   class ClassA {    
         public   void printOut() {    
                System.out.println( 0 );    
        }    
}   

           类ClassB：


Java代码

public   class ClassB {    
         public   void printOut() {    
                System.out.println( 1 );    
        }    
} 

 

           子类ClassC：（假设允许类与类之间多继承）

Java代码
public   class ClassC extends ClassA, ClassB {

                    public   static   void main(String[] args) {    
                           ClassA classA = new ClassC();    
                           classA.printOut();       // ------------------------- A行    
                           ClassB classB = new ClassC();    
                           classB.printOut();       // ------------------------- B行    
                           ClassC classC = new ClassC();    
                           classC.printOut();        //------------------------- C行    
                   }    
           }  

           上面程序的运行结果会是什么呢？A、B、C三行的输出是0还是1？
正因为有以上的致命缺点，所以java中禁止一个类继承多个父类；但是幸运的是java提供了接口，并能通过接口的功能获得多继承的许多优点而又摒弃了类与类多继承的缺点。
java允许一个接口继承多个父接口，也允许一个类实现多个接口，而这样的多继承有上面提到的缺点马？
答案是没有，这是由接口的抽象性决定的。
正如前面介绍的，在接口中不能有实例变量，只能有静态的常量，不能有具体的方法（包含方法体），只能有抽象方法，因此也就摒弃了多继承的缺点。
对于一个类实现多个接口的情况，因为接口只有抽象方法，具体方法只能由实现接口的类实现，在调用的时候始终只会调用实现类的方法（不存在歧义），因此不存在多继承的第二个缺点；而又因为接口只有静态的常量，但是由于静态变量是在编译期决定调用关系的，即使存在一定的冲突也会在编译时提示出错；而引用静态变量一般直接使用类名或接口名，从而避免产生歧义，因此也不存在多继承的第一个缺点。
对于一个接口继承多个父接口的情况也一样不存在这些缺点。
请看以下示例。
            接口A：

Java代码

public   interface InterfaceA {    
         int len = 1 ;    
         void output();    
}   

            接口B：

Java代码

public   interface InterfaceB {    
           int len = 2 ;    
           void output();    
}   

            接口Sub继承接口A和接口B：

Java代码

public   interface InterfaceSub extends InterfaceA, interfaceB {            }   

            类Xyz实现接口Sub：

Java代码

public   class Xyz implements InterfaceSub {    
         public   void output() {    
                System.out.println( "output in class Xyz." );    
        }    
          public   void outputLen( int type) {    
             switch (type) {    
                 case InterfaceA.len:    
                        System.out.println( "len of InterfaceA=." +type);    
                                  break ;    
                   case InterfaceB.len:    
                        System.out.println( "len of InterfaceB=." +type);    
                                  break ;    
                 }    
        }    
        public   static   void main(String[] args) {    
               Xyz xyz= new Xyz ();    
               xyz .output();    
               xyz .outputLen();    
       }    

           以上代码不存在什么问题，但是如果试图编写以下存在冲突的代码，则会编译失败。

Java代码

Xyz xyz = new Xyz();    
int len = xyz.len;    
System.out.println(len);   

由于引入了接口，java显得非常灵活，也使得java中的多态性更加富有魔力。



这个帖子讨论的类和接口问题挺深刻的

http://topic.csdn.net/t/20030115/09/1359578.html


abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义进行支持的两种机制，正是由于这两种机制的存在，才赋予了Java强大的面向对象能力。abstract class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性，甚至可以相互替换，因此很多开发者在进行抽象类定义时对于abstract class和interface的选择显得比较随意。其实，两者之间还是有很大的区别的，对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。本文将对它们之间的区别进行一番剖析，试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。

　　理解抽象类

　　在面向对象的概念中，我们知道所有的对象都是通过类来描绘的，但是反过来却不是这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象。比如：如果我们进行一个图形编辑软件的开发，就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念，它们是不同的，但是它们又都属于形状这样一个概念，形状这个概念在问题领域是不存在的，它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念，所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。

　　下面从三个方面进行比较：

　　一、从语法定义层面看abstract class和interface

　　在语法层面，Java语言对于abstract class和interface给出了不同的定义方式，下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。

　　使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下：

　　abstract class Demo ｛ 

　　abstract void method1(); 

　　abstract void method2(); 

　　… 

　　｝ 

　　使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下：

interface Demo { 

　　void method1(); 

　　void method2(); 

　　… 

　　} 

　　在abstract class方式中，Demo可以有自己的数据成员，也可以有非abstarct的成员方法，而在interface方式的实现中，Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员（也就是必须是static final的，不过在interface中一般不定义数据成员），所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说，interface是一种特殊形式的abstract class。

　　二、从编程层面看abstract class和interface

　　从编程的角度来看，abstract class和interface都可以用来实现"design by contract"的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。

　　首先，abstract class在Java语言中表示的是一种继承关系，一个类只能使用一次继承关系。但是，一个类却可以实现多个interface。也许，这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。

　　其次，在abstract class的定义中，我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中，方法却不能拥有默认行为，为了绕过这个限制，必须使用委托，但是这会 增加一些复杂性，有时会造成很大的麻烦。

　　在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题，那就是可能会造成维护上的麻烦。因为如果后来想修改类的界面（一般通过abstract class或者interface来表示）以适应新的情况（比如，添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数）时，就会非常的麻烦，可能要花费很多的时间（对于派生类很多的情况，尤为如此）。但是如果界面是通过abstract class来实现的，那么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。

　　同样，如果不能在抽象类中定义默认行为，就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中，违反了"one rule，one place"原则，造成代码重复，同样不利于以后的维护。因此，在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。

　　三、从设计理念层面看abstract class和interface

　　上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区别，这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本小节将从另一个层面：abstract class和interface所反映出的设计理念，来分析一下二者的区别。作者认为，从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。

　　前面已经提到过，abstarct class在Java语言中体现了一种继承关系，要想使得继承关系合理，父类和派生类之间必须存在"is a"关系，即父类和派生类在概念本质上应该是相同的（参考文献〔3〕中有关于"is a"关系的大篇幅深入的论述，有兴趣的读者可以参考）。对于interface 来说则不然，并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的，仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使论述便于理解，下面将通过一个简单的实例进行说明。

　　考虑这样一个例子，假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念，该Door具有执行两个动作open和close，此时我们可以通过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型，定义方式分别如下所示：

　　使用abstract class方式定义Door：

　　abstract class Door { 

　　abstract void open(); 

　　abstract void close()； 

　　} 

　　使用interface方式定义Door：

　　interface Door { 

　　void open(); 

　　void close(); 

　　} 

　　其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract class和interface没有大的区别。

　　如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢（在本例中，主要是为了展示abstract class和interface反映在设计理念上的区别，其他方面无关的问题都做了简化或者忽略）？下面将罗列出可能的解决方案，并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。

　　解决方案一：

　　简单的在Door的定义中增加一个alarm方法，如下：

　　abstract class Door { 

　　abstract void open(); 

　　abstract void close()； 

　　abstract void alarm(); 

　　} 

　　或者

　　interface Door { 

　　void open(); 

　　void close(); 

　　void alarm(); 

　　} 

　　那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下：

　　class AlarmDoor extends Door { 

　　void open() { … } 

　　void close() { … } 

　　void alarm() { … } 

　　} 

　　或者

　　class AlarmDoor implements Door ｛ 

　　void open() { … } 

　　void close() { … } 

　　void alarm() { … } 

　　｝ 

　　这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP（Interface Segregation Priciple），在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念"报警器"的行为方法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会因为"报警器"这个概念的改变（比如：修改alarm方法的参数）而改变，反之依然。

　　解决方案二：

　　既然open、close和alarm属于两个不同的概念，根据ISP原则应该把它们分别定义在代表这两个概念的抽象类中。定义方式有：这两个概念都使用abstract class方式定义；两个概念都使用interface方式定义；一个概念使用abstract class方式定义，另一个概念使用interface方式定义。

　　显然，由于Java语言不支持多重继承，所以两个概念都使用abstract class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的，但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。我们一一来分析、说明。

　　如果两个概念都使用interface方式来定义，那么就反映出两个问题：1、我们可能没有理解清楚问题领域，AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器？2、如果我们对于问题领域的理解没有问题，比如：我们通过对于问题领域的分析发现AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的，那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图，因为在这两个概念的定义上（均使用interface方式定义）反映不出上述含义。

　　如果我们对于问题领域的理解是：AlarmDoor在概念本质上是Door，同时它有具有报警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢？前面已经说过，abstract class在Java语言中表示一种继承关系，而继承关系在本质上是"is a"关系。所以对于Door这个概念，我们应该使用abstarct class方式来定义。另外，AlarmDoor又具有报警功能，说明它又能够完成报警概念中定义的行为，所以报警概念可以通过interface方式定义。如下所示：

　　abstract class Door { 

　　abstract void open(); 

　　abstract void close()； 

　　} 

　　interface Alarm { 

　　void alarm(); 

　　} 

　　class AlarmDoor extends Door implements Alarm { 

　　void open() { … } 

　　void close() { … } 

　　void alarm() { … } 

　　} 

　　这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解，正确的揭示我们的设计意图。其实abstract class表示的是"is a"关系，interface表示的是"like a"关系，大家在选择时可以作为一个依据，当然这是建立在对问题领域的理解上的，比如：如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器，同时又具有Door的功能，那么上述的定义方式就要反过来了。

　　结论

　　abstract class和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式，它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理，因为它们表现了概念间的不同的关系（虽然都能够实现需求的功能）。这其实也是语言的一种的惯用法，希望读者朋友能够细细体会

 

转自：http://hi.baidu.com/dilijia1002/blog/item/4e051d6348b346690c33faca.html