Создание абстрактного класса java

Абстрактные классы и интерфейсы в Java

Абстрактные классы и интерфейсы встречаются повсюду как в Java-приложениях, так и в самом Java Development Kit (JDK). Каждый из них служит своей цели:

• Интерфейс — это контракт, который должен быть реализован конкретным классом.
• Абстрактный класс похож на обычный, но отличается тем, что может содержать абстрактные методы — методы без реализации, и нельзя создать экземпляр абстрактного класса.

Многие разработчики не видят разницы между интерфейсами и абстрактными классами, но на самом деле между ними есть весьма существенное различие.

Интерфейсы

Интерфейс — это контракт, который реализуется в некотором классе. У интерфейса не может быть состояния, поэтому в нем нельзя использовать изменяемые поля экземпляра. В интерфейсе могут быть только неизменяемые final-поля.

Когда использовать интерфейсы

Интерфейсы очень полезны для уменьшения связанности (coupling) кода и реализации полиморфизма. Для примера давайте взглянем на интерфейс List из JDK:

public interface List extends Collection

Как вы, вероятно, заметили, код весьма краток и лаконичен. Здесь мы видим сигнатуры методов, которые будут реализованы в конкретном классе, реализующем этот интерфейс.

Контракт интерфейса List реализуется классами ArrayList , Vector , LinkedList и другими.

При использовании полиморфизма тип переменной объявляем как List , и присваиваем ей любую из доступных реализаций. Например:

List list = new ArrayList(); System.out.println(list.getClass()); List list = new LinkedList(); System.out.println(list.getClass());

class java.util.ArrayList class java.util.LinkedList

В этом случае в каждом классе присутствует своя реализация методов. И это отличный пример использования интерфейсов. Если вы заметили, что ряд ваших классов содержит одинаковые методы, но с разными реализациями, то стоит использовать интерфейс.

Переопределение метода интерфейса

Помните, что интерфейс — это контракт, который должен быть реализован конкретным классом. Методы интерфейса неявно абстрактны и обязаны быть реализованы в классе, реализующем этот интерфейс.

Рассмотрим следующий пример:

public class OverridingDemo < public static void main(String[] args) < Challenger challenger = new JavaChallenger(); challenger.doChallenge(); >> interface Challenger < void doChallenge(); >class JavaChallenger implements Challenger < @Override public void doChallenge() < System.out.println("Challenge done!"); >>

Результат будет следующий:

Обратите внимание еще раз, что методы интерфейса неявно абстрактны и их не нужно явно объявлять как abstract.

Неизменяемые переменные

Еще одно правило, которое следует помнить, заключается в том, что интерфейс может содержать только неизменяемые переменные. Следующий код вполне рабочий:

public interface Challenger

Обратите внимание, что обе переменные неявно final и static . Это означает, что они являются константами, не зависят от экземпляра и не могут быть изменены.

При попытке изменить поля в интерфейсе Challenger , например, следующим образом:

Challenger.number = 8; Challenger.name = "Another Challenger";

Cannot assign a value to final variable 'number' Cannot assign a value to final variable 'name'

Default-методы

После появления в Java 8 методов по умолчанию, некоторые разработчики решили, что интерфейсы стали абстрактными классами. Однако это не так, поскольку у интерфейсов не может быть состояния.

У методов по умолчанию может быть реализация, а у абстрактных методов — нет. Методы по умолчанию — результат появления лямбда-выражений и Stream API, но использовать их нужно с осторожностью.

В качестве примера default-метода из JDK можно привести метод forEach() из интерфейса Iterable . Вместо копирования кода этого метода во все реализации Iterable , мы можем переиспользовать метод forEach :

default void forEach(Consumer action) < // Code implementation here…

Любая реализация Iterable может использовать метод forEach() без необходимости реализации этого нового метода.

Давайте рассмотрим пример с методом по умолчанию:

public class DefaultMethodExample < public static void main(String[] args) < Challenger challenger = new JavaChallenger(); challenger.doChallenge(); >> class JavaChallenger implements Challenger < >interface Challenger < default void doChallenge() < System.out.println("Challenger doing a challenge!"); >>

Challenger doing a challenge!

Важно отметить, что у default-метода должна быть реализация и default-метод не может быть статическим.

Абстрактные классы

У абстрактных классов может быть состояние в виде изменяемых полей экземпляра. Например:

public abstract class AbstractClassMutation < private String name = "challenger"; public static void main(String[] args) < AbstractClassMutation abstractClassMutation = new AbstractClassImpl(); abstractClassMutation.name = "mutated challenger"; System.out.println(abstractClassMutation.name); >> class AbstractClassImpl extends AbstractClassMutation

Абстрактные методы в абстрактных классах

Аналогично интерфейсам в абстрактных классах могут быть абстрактные методы. Абстрактный метод — это метод без тела (без реализации). Но в отличие от интерфейсов, абстрактные методы в абстрактных классах должны быть явно объявлены как абстрактные.

public abstract class AbstractMethods

Попытка объявить метод без реализации и без ключевого слова abstract , например, следующим образом:

public abstract class AbstractMethods

приведет к ошибке компиляции:

Missing method body, or declare abstract

Когда использовать абстрактные классы

Рекомендуется использовать абстрактный класс, когда вам нужно изменяемое состояние. В качестве примера можно привести класс AbstractList из Java Collections Framework, который использует состояние.

Если хранить состояние класса не нужно, обычно лучше использовать интерфейс.

Хороший пример использования абстрактных классов — паттерн "шаблонный метод" (template method). Шаблонный метод манипулирует переменными экземпляра (полями) внутри конкретных методов.

Различия между абстрактными классами и интерфейсами

С точки зрения объектно-ориентированного программирования основное различие между интерфейсом и абстрактным классом заключается в том, что интерфейс не может иметь состояния, тогда как абстрактный класс может (в виде полей экземпляра).

Другое ключевое различие заключается в том, что классы могут реализовывать более одного интерфейса, но расширять только один абстрактный класс. Множественное наследование может привести к тупиковым ситуациям в коде, поэтому авторы Java решили этого избежать, отказавшись от него.

Еще одно различие состоит в том, что интерфейс может быть реализован классом или расширен другим интерфейсом, а класс может быть только расширен.

Также важно отметить, что лямбда-выражения могут использоваться только с функциональными интерфейсами (интерфейс только с одним методом), но не с абстрактными классами с одним абстрактным методом.

В таблице 1 обобщены различия между абстрактными классами и интерфейсами.

Таблица 1. Сравнение интерфейсов и абстрактных классов

Абстрактные классы

Могут содержать только final static поля. Интерфейс никогда не может изменять свое состояние.

Могут быть любые поля, в том числе статические, изменяемые и неизменяемые.

Класс может реализовывать несколько интерфейсов.

Класс может расширять только один абстрактный класс.

Может быть реализован с помощью ключевого слова implements.

Может расширять другой интерфейс с помощью extends.

Может быть только расширен с помощью extends.

Можно использовать только static final поля. Параметры и локальные переменные в методах.

Могут быть изменяемые поля экземпляра. Параметры и локальные переменные в методах.

В лямбда-выражениях могут использоваться только функциональные интерфейсы.

Абстрактные классы с одним абстрактным методом не могут использоваться в лямбда-выражениях.

Не может быть конструктора.

Может содержать конструктор.

Могут быть абстрактные методы.

Могут быть default и static методы (c Java 8).

Могут быть private методы с реализацией (с Java 9).

Задачка

Давайте изучим основные различия между интерфейсами и абстрактными классами с помощью небольшой задачки. Вы также можете посмотреть данный материал в формате видео (англ.).

В приведенном ниже коде объявлены интерфейс, абстрактный класс и используются лямбда-выражения.

public class AbstractResidentEvilInterfaceChallenge < static int nemesisRaids = 0; public static void main(String[] args) < Zombie zombie = () ->System.out.println("Graw. " + nemesisRaids++); System.out.println("Nemesis raids: " + nemesisRaids); Nemesis nemesis = new Nemesis() < public void shoot() < shoots = 23; >>; Zombie.zombie.shoot(); zombie.shoot(); nemesis.shoot(); System.out.println("Nemesis shoots: " + nemesis.shoots + " and raids: " + nemesisRaids); > > interface Zombie < Zombie zombie = () ->System.out.println("Stars. "); void shoot(); > abstract class Nemesis implements Zombie

Как вы думаете, какой будет вывод, когда мы запустим этот код? Выберите один из следующих вариантов:

Вариант 1

 Compilation error at line 4

Вариант 2

 Graw. 0 Nemesis raids: 23 Stars. Nemesis shoots: 23 and raids:1

Вариант 3

 Nemesis raids: 0 Stars. Graw. 0 Nemesis shoots: 23 and raids: 1

 Nemesis raids: 0 Stars. Graw. 1 Nemesis shoots: 23 and raids:1

Вариант 5

 Compilation error at line 6

Разбор задачи

Эта задачка демонстрирует понятия об интерфейсах, абстрактных методах и о некоторых других вещах. Давайте разберем код строка за строкой.

В первой строке main() присутствует лямбда-выражение для интерфейса Zombie. Обратите внимание, что в этой лямбде мы инкрементируем статическое поле. Здесь также можно было использовать поле экземпляра, но не локальную переменную, объявленную вне лямбда-выражения. То есть код компилируется без ошибок. Также обратите внимание, что это лямбда-выражение еще не выполняется, оно только объявлено, и поле nemesisRaids не будет увеличено.

Далее мы выводим значение поля nemesisRaids , которое еще не увеличено. Следовательно, вывод будет:

Еще один интересный момент заключается в том, что мы используем анонимный внутренний класс. Мы создаем не экземпляр абстрактного класса Nemesis , но экземпляр анонимного класса, расширяющего Nemesis . Также обратите внимание, что первый конкретный класс в иерархии наследования всегда будет обязан реализовать абстрактные методы.

В интерфейсе Zombie есть поле с типом интерфейса Zombie , объявленное с помощью лямбда-выражения. Поэтому, когда мы вызываем метод Zombie.zombie.shoot() , получим следующий вывод:

В следующей строке вызывается лямбда-выражение, которое мы создали в начале. Следовательно, переменная nemesisRaids будет увеличена. Однако, поскольку мы используем оператор постинкремента, она будет увеличена только после этого выражения. Следующий вывод будет:

Далее вызовем метод shoot для nemesis , который изменяет поле экземпляра shoots на 23. Обратите внимание, что как раз здесь мы видим основную разницу между интерфейсом и абстрактным классом.

Наконец, мы выводим значение nemesis.shoots и nemesisRaids .

Nemesis shoots: 23 and raids: 1

Правильный ответ — вариант 3:

 Nemesis raids: 0 Stars. Graw. 0 Nemesis shoots: 23 and raids: 1

Материал подготовлен в преддверии старта специализации Java-разработчик.

Недавно в рамках специализации прошел открытый урок, на котором мы обсудили алгоритм бинарного поиска, разобрались, почему он быстрее линейного. А также познакомились с понятием «О-большое». Делимся записью этого урока.

Источник

Создание абстрактного класса java

Кроме обычных классов в Java есть абстрактные классы . Абстрактный класс похож на обычный класс. В абстрактном классе также можно определить поля и методы, но в то же время нельзя создать объект или экземпляр абстрактного класса. Абстрактные классы призваны предоставлять базовый функционал для классов-наследников. А производные классы уже реализуют этот функционал.

При определении абстрактных классов используется ключевое слово abstract :

public abstract class Human < private String name; public String getName() < return name; >>

Но главное отличие состоит в том, что мы не можем использовать конструктор абстрактного класса для создания его объекта. Например, следующим образом:

Кроме обычных методов абстрактный класс может содержать абстрактные методы . Такие методы определяются с помощью ключевого слова abstract и не имеют никакой реализации:

public abstract void display();

Производный класс обязан переопределить и реализовать все абстрактные методы, которые имеются в базовом абстрактном классе. Также следует учитывать, что если класс имеет хотя бы один абстрактный метод, то данный класс должен быть определен как абстрактный.

Зачем нужны абстрактные классы? Допустим, мы делаем программу для обслуживания банковских операций и определяем в ней три класса: Person, который описывает человека, Employee, который описывает банковского служащего, и класс Client, который представляет клиента банка. Очевидно, что классы Employee и Client будут производными от класса Person, так как оба класса имеют некоторые общие поля и методы. И так как все объекты будут представлять либо сотрудника, либо клиента банка, то напрямую мы от класса Person создавать объекты не будем. Поэтому имеет смысл сделать его абстрактным.

public class Program < public static void main(String[] args) < Employee sam = new Employee("Sam", "Leman Brothers"); sam.display(); Client bob = new Client("Bob", "Leman Brothers"); bob.display(); >> abstract class Person < private String name; public String getName() < return name; >public Person(String name) < this.name=name; >public abstract void display(); > class Employee extends Person < private String bank; public Employee(String name, String company) < super(name); this.bank = company; >public void display() < System.out.printf("Employee Name: %s \t Bank: %s \n", super.getName(), bank); >> class Client extends Person < private String bank; public Client(String name, String company) < super(name); this.bank = company; >public void display() < System.out.printf("Client Name: %s \t Bank: %s \n", super.getName(), bank); >>

Другим хрестоматийным примером является система геометрических фигур. В реальности не существует геометрической фигуры как таковой. Есть круг, прямоугольник, квадрат, но просто фигуры нет. Однако же и круг, и прямоугольник имеют что-то общее и являются фигурами:

// абстрактный класс фигуры abstract class Figure < float x; // x-координата точки float y; // y-координата точки Figure(float x, float y)< this.x=x; this.y=y; >// абстрактный метод для получения периметра public abstract float getPerimeter(); // абстрактный метод для получения площади public abstract float getArea(); > // производный класс прямоугольника class Rectangle extends Figure < private float width; private float height; // конструктор с обращением к конструктору класса Figure Rectangle(float x, float y, float width, float height)< super(x,y); this.width = width; this.height = height; >public float getPerimeter() < return width * 2 + height * 2; >public float getArea() < return width * height; >>

Источник