電腦程式的思維邏輯 (20) - 為什麼要有抽象類別？【轉】

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基本概念

上節提到了一個概念，抽象類別，抽象類別是什麼呢？顧名思義，抽象類別就是抽象的類，抽象是相對於具體而言的，一般而言，具體類有直接對應的對象，而抽象類別沒有，它表達的是抽象概念，一般是具體類的比較上層的父類。

比如說，狗是具體對象，而動物則是抽象概念，櫻桃是具體對象，而水果則是抽象概念，正方形是具體對象，而圖形則是抽象概念。下面我們通過一些例子來說明Java中的抽象類別。

抽象方法和抽象類別

之前我們介紹過圖形類Shape，它有一個方法draw()，Shape其實是一個抽象概念，它的draw方法其實並不知道如何?，只有子類才知道。這種只有子類才知道如何?的方法，一般被定義為抽象方法。

抽象方法是相對於具體方法而言的，具體方法有實現代碼，而抽象方法只有聲明，沒有實現，上節介紹的介面中的方法就都是抽象方法。

抽象方法和抽象類別都使用abstract這個關鍵字來聲明，文法如下所示：

public abstract class Shape {    // ... 其他代碼    public abstract void draw();}

定義了抽象方法的類必須被聲明為抽象類別，不過，抽象類別可以沒有抽象方法。抽象類別和具體類一樣，可以定義具體方法、執行個體變數等，它和具體類的核心區別是，抽象類別不能建立對象(比如，不能使用new Shape())，而具體類可以。

抽象類別不能建立對象，要建立對象，必須使用它的具體子類。一個類在繼承抽象類別後，必須實現抽象類別中定義的所有抽象方法，除非它自己也聲明為抽象類別。圓類的實現代碼，如下所示：

public class Circle extends Shape {    //...其他代碼        @Override    public void draw() {        // ....    }}

圓實現了draw()方法。與介面類似，抽象類別雖然不能使用new，但可以聲明抽象類別的變數，引用抽象類別具體子類的對象，如下所示：

Shape shape = new Circle();shape.draw();

shape是抽象類別Shape類型的變數，引用了具體子類Circle的對象，調用draw方法將調用Circle的draw代碼。

為什麼需要抽象類別？

抽象方法和抽象類別看上去是多餘的，對於抽象方法，不知道如何?，定義一個空方法體不就行了嗎，而抽象類別不讓建立對象，看上去只是增加了一個不必要的限制。

引入抽象方法和抽象類別，是Java提供的一種文法工具，對於一些類和方法，引導使用者正確使用它們，減少被誤用。

使用抽象方法，而非空方法體，子類就知道他必須要實現該方法，而不可能忽略。

使用抽象類別，類的使用者建立對象的時候，就知道他必須要使用某個具體子類，而不可能誤用不完整的父類。

無論是寫程式，還是平時做任何別的事情的時候，每個人都可能會犯錯，減少錯誤不能只依賴人的優秀素質，還需要一些機制，使得一個普通人都容易把事情做對，而難以把事情做錯。抽象類別就是Java提供的這樣一種機制。

抽象類別和介面

抽象類別和介面有類似之處，都不能用於建立對象，介面中的方法其實都是抽象方法。如果抽象類別中只定義了抽象方法，那抽象類別和介面就更像了。但抽象類別和介面根本上是不同的，一個類可以實現多個介面，但只能繼承一個類。

抽象類別和介面是配合而非替代關係，它們經常一起使用，介面聲明能力，抽象類別提供預設實現，實現全部或部分方法，一個介面經常有一個對應的抽象類別。

比如說，在Java類庫中，有：

• Collection介面和對應的AbstractCollection抽象類別
• List介面和對應的AbstractList抽象類別
• Map介面和對應的AbstractMap抽象類別

對於需要實現介面的具體類而言，有兩個選擇，一個是實現介面，自己實現全部方法，另一個則是繼承抽象類別，然後根據需要重寫方法。

繼承的好處是複用代碼，只重寫需要的即可，需要寫的代碼比較少，容易實現。不過，如果這個具體類已經有父類了，那就只能選擇實現介面了。

我們以一個例子來進一步說明這種配合關係，還是用前面兩節中關於add的例子，上節引入了IAdd介面，代碼如下：

public interface IAdd {    void add(int number);    void addAll(int[] numbers);}

我們實現一個抽象類別AbstractAdder，代碼如下：

public abstract class AbstractAdder implements IAdd {    @Override    public void addAll(int[] numbers) {        for(int num : numbers){            add(num);        }    }}

這個抽象類別提供了addAll方法的實現，它通過調用add方法來實現，而add方法是一個抽象方法。

這樣，對於需要實現IAdd介面的類來說，它可以選擇直接實現IAdd介面，或者從AbstractAdder類繼承，如果繼承，只需要實現add方法就可以了。這裡，我們讓原有的Base類繼承AbstractAdder，代碼如下所示：

public class Base extends AbstractAdder {    private static final int MAX_NUM = 1000;    private int[] arr = new int[MAX_NUM];    private int count;        @Override    public void add(int number){        if(count<MAX_NUM){            arr[count++] = number;            }    }}

小結

本節，我們談了抽象類別，相對於具體類，它用於表達抽象概念，雖然從文法上，抽象類別不是必須的，但它能使程式更為清晰，減少誤用，抽象類別和介面經常相互配合，介面定義能力，而抽象類別提供預設實現，方便子類實現介面。

在目前關於類的描述中，每個類都是獨立的，都對應一個Java原始碼檔案，但在Java中，一個類還可以放在另一個類的內部，稱之為內部類，為什麼要將一個類放到別的類內部呢？

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