Java 抽象類

本小節我們將學習 Java 中的抽象類，你將了解到抽象類的概念和特點，抽象類在程序設計時的應用場景，什么是抽象方法，抽象方法有什么特點，如何聲明一個抽象方法等內容。

1. 概念和特點

在面向對象的概念中，所有的對象都是通過類來描繪的，但是反過來，并不是所有的類都是用來描繪對象的，如果一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象，這樣的類就是抽象類。

值得注意的是，一個抽象類不能直接實例化，但類的其他功能依然存在；既然不能被實例化，那么它必須被繼承才能被使用。

2. 為什么需要抽象類

當某個父類只知道其子類應該包含什么方法，但不知道子類如何實現這些方法的時候，抽象類就派上用場了。使用抽象類還有一個好處，類的使用者在創建對象時，就知道他必須要使用某個具體子類，而不會誤用抽象的父類，因此對于使用者來說，有一個提示作用。

例如，父類 Pet 被子類 Cat 和 Dog 繼承，并且都重寫了父類的 eat 方法：

class Pet {
  	// 定義方法 eat
  	public void eat() {
      	System.out.println("寵物都會吃東西");
    }
}

class Dog extends Pet { // 繼承父類
  	// 重寫父類方法 eat
  	@Override
  	public void eat() {
      	System.out.println("狗狗吃狗糧");
    }
}

class Cat extends Pet { // 繼承父類
  	// 重寫父類方法 eat
  	@Override
   	public void eat() {
      	System.out.println("貓貓吃貓糧");
    }
}

小貓類、小狗類這些子類都重寫了寵物類中的 eat 方法，我們知道每種寵物都有吃的行為，寵物表示了一個抽象的概念。那么寵物類的實例化和方法調用就沒有了實際意義：

Pet pet = new Pet();
pet.eat();

我們知道了抽象類不能被實例化，此時可以將父類設定為抽象類，使用 abstract 關鍵字來聲明抽象類，abstract 關鍵字必須放在 class 關鍵字前面 ：

// 聲明抽象類
abstract class Pet {
    ...
}

如果你嘗試實例化抽象類 Pet，編譯器將會報錯：

Pet.java:4: 錯誤: Pet是抽象的; 無法實例化
        new Pet();
        ^
1 個錯誤

使用抽象類，我們既可以通過父類和子類的繼承關系，來限制子類的設計隨意性，也可以避免父類的無意義實例化。

3. 抽象方法

抽象類中可以包含抽象方法，它是沒有具體實現的方法。換句話說，與普通方法不同的是，抽象方法沒有用 {} 包含的方法體。

抽象類可以定義一個完整的編程接口，從而為子類提供實現該編程接口所需的所有方法的方法聲明。抽象類可以只聲明方法，而不關心這些方法的具體實現，而子類必須去實現這些方法。

上面我們將 Pet 父類改為了抽象類，其中包含了 eat 方法的具體實現，而實際上這個方法是不需要具體實現的，每種寵物都有各自的具體實現。此時，就可以將 eat 方法改為抽象方法：

abstract class Pet {
    abstract void eat();
}

我們可以看到抽象方法使用 abstract 關鍵字聲明，它沒有方法體，而直接使用 ; 結尾。

子類必須實現父類中的抽象方法，假如 Dog 類繼承了抽象類 Pet，但沒有實現其抽象方法 eat：

class Dog extends Pet {
}

編譯執行代碼，將會報錯：

Dog.java:1: 錯誤: Dog不是抽象的, 并且未覆蓋Pet中的抽象方法eat()
public class Dog extends Pet {
       ^
1 個錯誤

上述報錯中可知，如果我們不想在 Dog 中重寫抽象方法 eat()，那么可以將 Dog 也改為抽象類：

abstract class Dog extends Pet {
}

抽象方法不能是 final、static 和 native 的；并且抽象方法不能是私有的，即不能用 private 修飾。因為抽象方法一定要被子類重寫，私有方法、最終方法以及靜態方法都不可以被重寫，因此抽象方法不能使用 private、final 以及 static 關鍵字修飾。而 native 是本地方法，它與抽象方法不同的是，它把具體的實現移交給了本地系統的函數庫，沒有把實現交給子類，因此和 abstract 方法本身就是沖突的。

4. 小結

可以使用 abstract 關鍵字聲明抽象類或抽象方法。

抽象類不能被實例化，抽象類中的方法必須被非抽象子類實現，它必須被繼承才能被使用。

抽象類中不一定包含抽象方法，但抽象方法一定在抽象類中。