深入理解 Java 中的 `abstract` 关键字

目录

1. 什么是 abstract 关键字？
   • 定义与用途
   • abstract 在类和方法中的区别
2. 抽象类的特性
   • 何时使用抽象类
   • 抽象类的限制
3. 抽象方法的定义与使用
   • 抽象方法的语法
   • 示例代码
4. 抽象类与接口的比较
   • 相同点
   • 不同点
   • 选择建议
5. 实战：如何设计抽象类
   • 具体案例分析
   • 代码实现
6. 常见问题与最佳实践
   • 抽象类的常见误区
   • 使用建议

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1. 什么是 abstract 关键字？

定义与用途

abstract 是 Java 中的一个修饰符，可以用来修饰类和方法。其主要目的是提供一种设计思路，帮助开发者构建可扩展和灵活的代码。

• 抽象类（Abstract Class）：一种不能直接实例化的类，通常用于定义一个通用的基类。
• 抽象方法（Abstract Method）：没有方法体的声明，必须由子类实现。

abstract 在类和方法中的区别

• 抽象类：

  • 可以包含抽象方法和具体方法。
  • 不能直接实例化。
  • 用于定义模板行为。

• 抽象方法：

  • 只有方法签名，没有方法体。
  • 必须在抽象类中声明。
  • 子类必须提供实现。

2. 抽象类的特性

何时使用抽象类

• 当需要为一组相关类提供通用功能时。
• 当某些方法的实现依赖于具体子类时。

抽象类的限制

• 不能实例化。
• 必须被继承。
• 不能用来修饰静态方法。

3. 抽象方法的定义与使用

抽象方法的语法

abstract class Animal {
    // 抽象方法
    public abstract void makeSound();

    // 具体方法
    public void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

示例代码

abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();

    public void sleep() {
        System.out.println("Sleeping...");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof Woof");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myDog = new Dog();
        myDog.makeSound();
        myDog.sleep();
    }
}

输出：

Woof Woof
Sleeping...

4. 抽象类与接口的比较

相同点

• 都可以用来定义行为的模板。
• 都不能被直接实例化。

不同点

特性	抽象类	接口
方法实现	可以有具体方法	只能有默认方法和静态方法
多继承	单继承	支持多实现
变量	可以有实例变量	只能有静态常量

选择建议

• 使用抽象类：当类之间有较强的继承关系时。
• 使用接口：当需要定义行为而不关心具体实现时。

5. 实战：如何设计抽象类

具体案例分析

假设我们需要设计一个简单的支付系统，不同的支付方式（如信用卡支付、PayPal 支付）有共同的行为，但具体实现不同。

代码实现

abstract class Payment {
    public abstract void makePayment(double amount);

    public void transactionDetails(String transactionId) {
        System.out.println("Transaction ID: " + transactionId);
    }
}

class CreditCardPayment extends Payment {
    @Override
    public void makePayment(double amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card.");
    }
}

class PayPalPayment extends Payment {
    @Override
    public void makePayment(double amount) {
        System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal.");
    }
}

public class PaymentSystem {
    public static void main(String[] args) {
        Payment payment = new CreditCardPayment();
        payment.makePayment(150.0);
        payment.transactionDetails("12345ABC");

        payment = new PayPalPayment();
        payment.makePayment(75.5);
        payment.transactionDetails("98765XYZ");
    }
}

输出：

Paid 150.0 using Credit Card.
Transaction ID: 12345ABC
Paid 75.5 using PayPal.
Transaction ID: 98765XYZ

6. 常见问题与最佳实践

抽象类的常见误区

1. 误解抽象类的用途：抽象类并不是为了代码复用，而是为了设计模板。
2. 错误使用抽象方法：抽象方法不能有方法体。

使用建议

• 仅在必要时使用抽象类，避免过度设计。
• 使用抽象类时，应明确其作为模板的角色。