小白，你要的Java抽象類，操碎了心！

2020 年 5 月 6 日
筆記
JAVA, 抽象類, 有趣Java

自從給小白寫了兩篇科普性質的文章後，我就有點一發不可收拾，覺得很有必要繼續寫下去。因為有讀者留言「鼓勵」我說，「二哥，你真的是為小白操碎了心啊！」我容易嗎？我。

當我們要完成的任務是確定的，但具體的方式需要隨後開個會投票的話，Java 的抽象類就派上用場了。這句話怎麼理解呢？搬個小板凳坐好，聽我來給你講講。

01、抽象類的 5 個關鍵點

1）定義抽象類的時候需要用到關鍵字 abstract，放在 class 關鍵字前。

public abstract class AbstractPlayer {
}

關於抽象類的命名，阿里出品的 Java 開發手冊上有強調，「抽象類命名要使用 Abstract 或 Base 開頭」，記住了哦。

2）抽象類不能被實例化，但可以有子類。

嘗試通過 new 關鍵字實例化的話，編譯器會報錯，提示「類是抽象的，不能實例化」。

通過 extends 關鍵字可以繼承抽象類，繼承後，BasketballPlayer 類就是 AbstractPlayer 的子類。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}

3）如果一個類定義了一個或多個抽象方法，那麼這個類必須是抽象類。

當在一個普通類（沒有使用 abstract 關鍵字修飾）中定義了抽象方法，編譯器就會有兩處錯誤提示。

第一處在類級別上，提醒你「這個類必須通過 abstract 關鍵字定義」，or 的那個信息沒必要，見下圖。

第二處在方法級別上，提醒你「抽象方法所在的類不是抽象的」，見下圖。

4）抽象類可以同時聲明抽象方法和具體方法，也可以什麼方法都沒有，但沒必要。就像下面這樣：

public abstract class AbstractPlayer {
    abstract void play();

    public void sleep() {
        System.out.println("運動員也要休息而不是挑戰極限");
    }
}

5）抽象類派生的子類必須實現父類中定義的抽象方法。比如說，抽象類中定義了 play() 方法，子類中就必須實現。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是張伯倫，籃球場上得過 100 分");
    }
}

如果沒有實現的話，編譯器會提醒你「子類必須實現抽象方法」，見下圖。

02、什麼時候用抽象類

與抽象類息息相關的還有一個概念，就是接口，我們留到下一篇文章中詳細說，因為要說的知識點還是蠻多的。你現在只需要有這樣一個概念就好，接口是對行為的抽象，抽象類是對整個類（包含成員變量和行為）進行抽象。

（是不是有點明白又有點不明白，別著急，翹首以盼地等下一篇文章出爐吧）

除了接口之外，還有一個概念就是具體的類，就是不通過 abstract 修飾的普通類，見下面這段代碼中的定義。

public class BasketballPlayer {
   public void play() {
        System.out.println("我是詹姆斯，現役第一人");
    }
}

有接口，有具體類，那什麼時候該使用抽象類呢？

1）我們希望一些通用的功能被多個子類復用。比如說，AbstractPlayer 抽象類中有一個普通的方法 sleep()，表明所有運動員都需要休息，那麼這個方法就可以被子類復用。

public abstract class AbstractPlayer {
    public void sleep() {
        System.out.println("運動員也要休息而不是挑戰極限");
    }
}

雖然 AbstractPlayer 類可以不是抽象類——把 abstract 修飾符去掉也能滿足這種場景。但 AbstractPlayer 類可能還會有一個或者多個抽象方法。

BasketballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類，也就擁有了 sleep() 方法。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}

BasketballPlayer 對象可以直接調用 sleep() 方法：

BasketballPlayer basketballPlayer = new BasketballPlayer();
basketballPlayer.sleep();

FootballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類，也就擁有了 sleep() 方法。

public class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
}

FootballPlayer 對象也可以直接調用 sleep() 方法：

FootballPlayer footballPlayer = new FootballPlayer();
footballPlayer.sleep();

2）我們需要在抽象類中定義好 API，然後在子類中擴展實現。比如說，AbstractPlayer 抽象類中有一個抽象方法 play()，定義所有運動員都可以從事某項運動，但需要對應子類去擴展實現。

public abstract class AbstractPlayer {
    abstract void play();
}

BasketballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類，擴展實現了自己的 play() 方法。

public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是張伯倫，我籃球場上得過 100 分，");
    }
}

FootballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類，擴展實現了自己的 play() 方法。

public class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
    @Override
    void play() {
        System.out.println("我是C羅，我能接住任意高度的頭球");
    }
}

3）如果父類與子類之間的關係符合 is-a 的層次關係，就可以使用抽象類，比如說籃球運動員是運動員，足球運動員是運動員。

03、具體示例

為了進一步展示抽象類的特性，我們再來看一個具體的示例。假設現在有一個文件，裏面的內容非常簡單——「Hello World」，現在需要有一個讀取器將內容讀取出來，最好能按照大寫的方式，或者小寫的方式。

這時候，最好定義一個抽象類，比如說 BaseFileReader：

public abstract class BaseFileReader {
    protected Path filePath;

    protected BaseFileReader(Path filePath) {
        this.filePath = filePath;
    }

    public List<String> readFile() throws IOException {
        return Files.lines(filePath)
                .map(this::mapFileLine).collect(Collectors.toList());
    }

    protected abstract String mapFileLine(String line);
}

filePath 為文件路徑，使用 protected 修飾，表明該成員變量可以在需要時被子類訪問。

readFile() 方法用來讀取文件，方法體裏面調用了抽象方法 mapFileLine()——需要子類擴展實現大小寫的方式。

你看，BaseFileReader 設計的就非常合理，並且易於擴展，子類只需要專註於具體的大小寫實現方式就可以了。

小寫的方式：

public class LowercaseFileReader extends BaseFileReader {
    protected LowercaseFileReader(Path filePath) {
        super(filePath);
    }

    @Override
    protected String mapFileLine(String line) {
        return line.toLowerCase();
    }
}

大寫的方式：

public class UppercaseFileReader extends BaseFileReader {
    protected UppercaseFileReader(Path filePath) {
        super(filePath);
    }

    @Override
    protected String mapFileLine(String line) {
        return line.toUpperCase();
    }
}

你看，從文件裏面一行一行讀取內容的代碼被子類復用了——抽象類 BaseFileReader 類中定義的普通方法 readFile()。與此同時，子類只需要專註於自己該做的工作，LowercaseFileReader 以小寫的方式讀取文件內容，UppercaseFileReader 以大寫的方式讀取文件內容。

接下來，我們來新建一個測試類 FileReaderTest：

public class FileReaderTest {
    public static void main(String[] args) throws URISyntaxException, IOException {
        URL location = FileReaderTest.class.getClassLoader().getResource("helloworld.txt");
        Path path = Paths.get(location.toURI());
        BaseFileReader lowercaseFileReader = new LowercaseFileReader(path);
        BaseFileReader uppercaseFileReader = new UppercaseFileReader(path);
        System.out.println(lowercaseFileReader.readFile());
        System.out.println(uppercaseFileReader.readFile());
    }
}

項目的 resource 目錄下有一個文本文件，名字叫 helloworld.txt。

可以通過 ClassLoader.getResource() 的方式獲取到該文件的 URI 路徑，然後就可以使用 LowercaseFileReader 和 UppercaseFileReader 兩種方式讀取到文本內容了。

輸出結果如下所示：

[hello world]
[HELLO WORLD]

好了，我親愛的讀者朋友，以上就是本文的全部內容了。是不是感覺認知邊界又拓寬了？

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