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完整教程：Java 抽象（abstract）关键字

news 2025/9/15 18:36:07

完整教程：Java 抽象（abstract）关键字

1. 什么是 abstract 关键字？

abstract 是 Java 中一个非常重要的关键字，中文意思是"抽象的"。它就像一个“未完成的蓝图”或一个“概念模型”，用来定义一些必须存在但暂时无法确定具体实现的东西。

核心思想：

规定必须做什么（What），但不规定具体怎么做（How）。
用于强制子类遵循某种结构或实现特定行为。
提高代码的灵活性和可扩展性，是实现多态和框架设计的基础。

2. 如何理解抽象？一个生动的比喻

想象一下你要造车：

抽象类就像是一份《汽车设计规范》。
- 规范里规定：一辆车必须有方向盘、发动机、轮胎（这些就是抽象方法）。
- 但规范不会规定方向盘是圆的还是方的，发动机是燃油的还是电动的。
具体子类就像是根据这份规范造出的具体车型，比如“宝马燃油车”和“特斯拉电动车”。
- 它们都满足了规范的所有要求（都有方向盘、发动机、轮胎）。
- 但各自实现了发动机的具体工作方式（燃油驱动 vs 电力驱动）。

abstract 关键字就是用来编写这份《设计规范》的工具。

3. abstract 修饰类（抽象类）

当一个类被 abstract 修饰时，它就成为了一个抽象类。

3.1 语法与特点

// 使用 abstract 关键字声明一个抽象类
public abstract class Animal
{
// 抽象类可以包含普通字段
private String name;
// 抽象类可以包含普通方法（有具体实现）
public void eat() {
System.out.println("This animal is eating.");
}
// 抽象类可以包含抽象方法（没有方法体）
public abstract void makeSound();
}

3.2 抽象类的核心规则

不能实例化：你不能使用 new 关键字直接创建一个抽象类的对象。

Animal myAnimal = new Animal();
// 编译错误！Animal是抽象的，无法实例化

必须被继承：抽象类生来就是被当爸爸的。必须有一个子类（可以是普通类，也可以是抽象类）来继承它。
可以包含混合成员：抽象类里既可以有普通方法（带实现的），也可以有抽象方法（不带实现的），还可以有构造方法、字段等。这是一个与接口的关键区别。

4. abstract 修饰方法（抽象方法）

当一个方法被 abstract 修饰时，它就成为了一个抽象方法。

4.1 语法与特点

public abstract void makeSound();
// 注意：没有方法体{}，直接以分号;结束

没有方法体：抽象方法只有方法声明（方法名、参数、返回类型），没有大括号 {} 包裹的实现代码。
必须在抽象类中：一个类如果包含了抽象方法，那么这个类必须被声明为抽象类（abstract class）。
强制子类实现：任何继承了这个抽象类的普通子类，必须重写（Override）父类中的所有抽象方法，并提供具体的实现。如果不重写，那么这个子类自己也必须声明为 abstract。

5. 代码示例：从抽象到具体

让我们用 Animal 的例子把抽象类和抽象方法串起来。

5.1 定义抽象类和方法

// 抽象类：Animal（动物）
public abstract class Animal
{
private String name;
// 构造方法
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
// 普通方法
public void sleep() {
System.out.println(name + " is sleeping. Zzz...");
}
// 抽象方法：动物都会叫，但叫声不同，所以定义为抽象的
public abstract void makeSound();
}

5.2 创建具体子类实现抽象方法

// 具体子类：Dog（狗）
public class Dog
extends Animal {
// 继承抽象类Animal
// 调用父类的构造方法
public Dog(String name) {
super(name);
}
// 必须重写（实现）抽象方法 makeSound()
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("Woof! Woof!");
}
}
// 具体子类：Cat（猫）
public class Cat
extends Animal {
public Cat(String name) {
super(name);
}
@Override
public void makeSound() {
// 实现了相同的抽象方法，但行为不同
System.out.println("Meow! Meow!");
}
}

5.3 使用这些类

public class Test
{
public static void main(String[] args) {
// Animal animal = new Animal("Generic Animal"); // 错误！不能实例化抽象类
Animal myDog = new Dog("Buddy");
// 多态：父类引用指向子类对象
Animal myCat = new Cat("Whiskers");
myDog.sleep();
// 输出: Buddy is sleeping. Zzz...
myDog.makeSound();
// 输出: Woof! Woof! (调用的是Dog类的实现)
myCat.sleep();
// 输出: Whiskers is sleeping. Zzz...
myCat.makeSound();
// 输出: Meow! Meow! (调用的是Cat类的实现)
}
}

6. 抽象类 vs 接口

这是一个初学者常见的困惑点。它们在概念上很相似，但有重要区别：

特性	抽象类 (Abstract Class)	接口 (Interface) (Java 8+)
关键字	`abstract class`	`interface`
方法	可包含抽象方法和具体方法	Java 8 前只能有抽象方法，之后可包含 `default` 和 `static` 方法
字段	可以有任何类型的字段（普通、静态、常量）	字段默认是 `public static final`（常量）
构造方法	有构造方法	没有构造方法
继承	类只能单继承一个抽象类	类可以实现多个接口
设计目的	“是一个”（IS-A）关系，表示本质	“具有一种能力”（CAN-DO）关系，表示行为