Java-02-01-06-抽象类

何若

发布于：2020年8月4日

由于多态的存在，每个子类都可以覆写父类的方法，例如：

class Person {
    public void run() { … }
}

class Student extends Person {
    @Override
    public void run() { … }
}

class Teacher extends Person {
    @Override
    public void run() { … }
}

从Person类派生的Student和Teacher都可以覆写run()方法。

如果父类Person的run()方法没有实际意义，能否去掉方法的执行语句？

1
2
3

class Person {
    public void run(); // Compile Error!
}

答案是不行，会导致编译错误，因为定义方法的时候，必须实现方法的语句。

能不能去掉父类的run()方法？

答案还是不行，因为去掉父类的run()方法，就失去了多态的特性。例如，runTwice()就无法编译：

public void runTwice(Person p) {
    p.run(); // Person没有run()方法，会导致编译错误
    p.run();
}

如果父类的方法本身不需要实现任何功能，仅仅是为了定义方法签名，目的是让子类去覆写它，那么，可以把父类的方法声明为抽象方法：

1
2
3

class Person {
    public abstract void run();
}

把一个方法声明为abstract，表示它是一个抽象方法，本身没有实现任何方法语句。因为这个抽象方法本身是无法执行的，所以，Person类也无法被实例化。编译器会告诉我们，无法编译Person类，因为它包含抽象方法。

必须把Person类本身也声明为abstract，才能正确编译它：

1
2
3

abstract class Person {
    public abstract void run();
}

抽象类

如果一个class定义了方法，但没有具体执行代码，这个方法就是抽象方法，抽象方法用abstract修饰。

因为无法执行抽象方法，因此这个类也必须申明为抽象类（abstract class）。

使用abstract修饰的类就是抽象类。我们无法实例化一个抽象类：

1	Person p = new Person(); // 编译错误

无法实例化的抽象类有什么用？

因为抽象类本身被设计成只能用于被继承，因此，抽象类可以强迫子类实现其定义的抽象方法，否则编译会报错。因此，抽象方法实际上相当于定义了“规范”。

例如，Person类定义了抽象方法run()，那么，在实现子类Student的时候，就必须覆写run()方法：

// abstract class

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Student();
        p.run();
    }
}

abstract class Person {
    public abstract void run();
}

class Student extends Person {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Student.run");
    }
}

面向抽象编程

当我们定义了抽象类Person，以及具体的Student、Teacher子类的时候，我们可以通过抽象类Person类型去引用具体的子类的实例：

1 2	Person s = new Student(); Person t = new Teacher();

这种引用抽象类的好处在于，我们对其进行方法调用，并不关心Person类型变量的具体子类型：

1
2
3

// 不关心Person变量的具体子类型:
s.run();
t.run();

同样的代码，如果引用的是一个新的子类，我们仍然不关心具体类型：

1
2
3

// 同样不关心新的子类是如何实现run()方法的：
Person e = new Employee();
e.run();

这种尽量引用高层类型，避免引用实际子类型的方式，称之为面向抽象编程。

面向抽象编程的本质就是：

上层代码只定义规范（例如：abstract class Person）；
不需要子类就可以实现业务逻辑（正常编译）；
具体的业务逻辑由不同的子类实现，调用者并不关心。

练习

用抽象类给一个有工资收入和稿费收入的小伙伴算税。

/**
 * 定义抽象类Income
 */
public abstract class Income {

    protected double income;

    public Income(double income) {
        this.income = income;
    }

    public abstract double getTax();

}

public class SalaryIncome extends Income {

    public SalaryIncome(double income) {
        super(income);
    }

    @Override
    public double getTax() {
        if (income <= 5000) {
            return 0;
        }
        return (income - 5000) * 0.2;
    }

}

/**
 * 稿费收入税率是20%
 */
public class RoyaltyIncome extends Income {

    public RoyaltyIncome(double income) {
        super(income);
    }

    @Override
    public double getTax() {
        return income * 0.2;
    }

}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO: 用抽象类给一个有工资收入和稿费收入的小伙伴算税:
        Income[] incomes = new Income[]{
                new Income(3000) {
                    @Override
                    public double getTax() {
                        return income * 0.1;
                    }
                },
                new SalaryIncome(7500),
                new RoyaltyIncome(12000)
        };
        double total = 0;
        for (Income income : incomes) {
            total += income.getTax();
        }
        System.out.println(total);
    }

}