随着计算机技术的不断发展,越来越多的软件开发采用面向对象编程(Object-Oriented Programming,简称OOP)的思想来实现。而抽象是OOP中的一个基础概念。抽象的概念最早来自于哲学领域,意味着从某些方面的特性中剥离出来的一种思想。在软件开发中,抽象通常用于描述对于程序员而言不太重要或者说不必关注的细节部分,这些细节部分的具体实现会在继承这个概念的类中进行。而抽象类就是一种实现抽象概念的机制。
抽象类的特点
Abstraction(抽象)是OOP中的核心理念之一。在OOP中,抽象可以分为两类:一类是在思维层面进行的抽象,如针对某个问题的数据建模、分析等;另一类是在代码实现层面进行的抽象,如面对对象编程的封装、继承、多态等。抽象类就是实现经过具体思考和设计后的某这种情形下的代码实现。抽象类是一种在OOP中非常强大的抽象机制。抽象类具有以下特点。
1. 不能被实例化
抽象类无法被实例化,必须通过继承抽象类来使用它。如果一个类只需要作为一个纯粹的抽象类被使用,就应该将这个类定义为抽象类,这里所谓的纯粹的抽象类就是不需要被实例化,只需要继承进行拓展的类。
2. 具有抽象方法
抽象类中具有抽象方法,抽象方法相当于半成品,具备接口的定义,但是丢失了实现的内容,这个内容在具体的实现类中实现。这就是抽象类的主要作用,即定义了方法名和参数类型但不具体实现,而具体的实现是由子类继承并覆盖。
3. 可以同时包含普通方法和抽象方法
抽象类不一定全是抽象方法,也可以包含普通方法(也称为非抽象方法或具体方法),并且这些方法可以拥有具体的实现,而不需要等到子类继承后才能定义。 普通方法和抽象方法的区别是抽象方法没有具体实现,而普通方法具有具体的实现。
4. 可以被继承
抽象类可以被其他类继承,子类需要实现抽象类中定义的所有抽象方法才能被实例化或使用。当一个抽象类被继承时,子类必需实现所有的抽象方法,否则子类也必须定义为抽象类。这就体现了继承的特性,即子类继承父类并扩展,不需要重新造轮子。
5. 可以定义类成员变量
抽象类可以定义成员变量,这些变量可以是公开(public)、保护(protected)或专属(private)。子类可以直接访问这些变量,也可以定义同名的变量来覆盖这些变量。如果子类想要使用父类的成员变量,可以使用super关键字。
抽象类的作用
抽象类在OOP中起到了非常关键的作用,下面我们就来看一下抽象类的具体作用。
1. 封装代码实现
在抽象类中封装一些共通的方法,这些方法在抽象类中具体实现(也可以定义成抽象方法),并且子类在继承抽象类后可以直接使用父类的方法而不需要重新编写。
2. 规范行为规则
抽象类中定义的抽象方法相当于一个规则,子类必须遵守这个规则才能被实例化。这种规范能够使得程序编写更加严谨更加规范。
3. 跨平台应用
抽象类能够更加轻松地实现拓展性和跨平台应用,这是因为抽象类包含了方法的定义,然而这些方法的具体实现则取决于使用这个方案的具体语言和平台。因此,不同的语言和平台都可以采用相同的抽象类接口,而只需要彼此用不同的语言来实现。
4. 策略模式
抽象类对于策略模式的实现也非常有帮助,策略模式是一种软件设计模式,它定义了一种功能的算法族,可以分别置换替代。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户端。抽象类就承担了策略模式中算法族的抽象类的角色。
5. 面向对象设计原则中的依赖倒置原则、开放关闭原则
抽象类也能够体现在面向对象设计原则中的依赖倒置原则和开放关闭原则的思想。依赖倒置原则提倡面向接口编程,也就是在编程的时候使用抽象类或接口作为引用类型,而不使用实现类或者具体类型。开放关闭原则则要求在程序编写时对扩展开放而对修改关闭,我们定义的抽象类往往具备这样的特性。
总结
抽象类是OOP中重要的概念之一,它用来实现代码的抽象和封装,帮助程序员快速灵活地进行开发。抽象类具有无法被实例化、具有抽象方法、可以定义类成员变量、能够被继承、包含普通方法和抽象方法等特点。除此之外,抽象类还能够规范行为规则、跨平台应用、实现策略模式和体现依赖倒置原则和开放关闭原则。所以说,深入理解和掌握抽象类机制对于Java和OOP编程的学习和开发都非常重要。