Java复习之抽象类和接口

Java复习之抽象类和接口
- 什么是抽象类和接口
- 抽象类与接口的区别
- 什么情况下使用抽象类或接口
- 一个demo引起来的对于java方法区堆栈的研究

首先我们需要明白抽象类与接口是java语言中对抽象概念进行定义的两种机制，正是由于他们的存在才赋予java强大的面向对象的能力。他们两者之间对抽象概念的支持有很大的相似，甚至可以互换，但是也有区别。

所以，我们要明确以下四个问题：
1.什么是抽象类和接口？
2.抽象类与接口的区别？
3.什么情况下使用抽象类或接口？
4.一个demo引起来的对于java方法区、堆栈的研究？

1.什么是抽象类和接口？

抽象类：是用来捕捉子类通用特性的，是对子类共有的属性和行为的一种抽象。说白了就是当多个子类中出现相同功能，可以进行向上抽取功能定义，而不抽功能主体。说白了抽象类比一般类只是多了个抽象函数(共性行为)，其他的该怎么描述还怎么描述。`

例：
比如new Animal()，我们都知道这个是产生一个动物Animal对象，但是这个Animal的嘴鼻子啥样是不知道，它没有一个具体动物的概念，所以他就是一个抽象类，需要一个具体的动物，如狗、猫来对嘴鼻子等进行特定的描述，我们才知道它长成啥样。

接口：初期理解，可以认为是一个特殊的抽象类，说白了就是一个特殊的类，只不过这个类是对行为的一种抽象，所以接口中的方法都是抽象的，接口是抽象方法的集合，接口只是一种形式，接口自身不能做任何事情，就是为别人使用某种功能而建立的。

接口定义时的格式特点注意一下：
1.接口常见定义：常量，抽象方法；
2.接口中的成员都有固定修饰符：
常量：public static final
方法：public abstract
注：一般不在接口中定义属性！

2.抽象类与接口的区别？

参数	抽象类	接口
默认的方法实现	既可以有普通方法并实现，也可以有抽象方法	全部是抽象方法，不存在任何普通方法的实现
子类的实现	抽象类本身不可以用new创建对象，既本身不能实例化。抽象类中的方法要被使用，必须由子类必须复写(实现)所有的抽象方法后，建立子类对象调用；如果子类只是覆盖了部分抽象方法，那么该子类也是一个抽象类。	接口不可以创建对象，因为有抽象方法，所以子类要实例化，必须把接口的抽象方法全部覆盖(实现)，否则该子类是一个抽象类
构造器	抽象类可以有构造器	接口不能有构造器
静态代码块以及静态方法	因为抽象类和普通类区别主要就是抽象类不能够实例化，所以可以有静态成员	接口的成员方法必须是public static，但是属性为public static final，所以接口有静态属性变量
与正常Java类的区别	除了抽象类不能实例化，其他一样	完全是两种类型
添加新方法	如果你往抽象类中添加新的方法，你可以给它提供默认的实现。因此你不需要改变继承抽象类的类的代码。	如果你往接口中添加方法，那么你必须改变实现该接口的类。
类中是否能有私有变量	抽象类是可以有私有方法或私有变量的，因为它可以将子类的共有属性进行向上抽取概括	接口是公开的，里面不能有私有的方法或变量，是用于让别人使用的
修饰符	抽象方法必须用`abstract关键字`进行修饰，而且抽象方法必须为`public或者protected`（因为如果为private，则不能被子类继承，子类便无法实现该方法）	接口中的变量会被`隐式地指定为public static final变量`，而方法会被隐式地指定为public abstract方法且`只能是public abstract方法`
继承或者实现关系	单继承：一个类只能继承一个抽象类	多实现：一个类却可以实现多个接口,`要注意的是接口之间是多继承，即：接口1 extends 接口2`

所以，我们可以看出来接口和抽象类更加直白的区别，接口是一种极度抽象的类型，它比抽象类更加“抽象”，并且一般情况下不在接口中定义变量。

为什么上面那句话这么说呢？我自己认为还需要阐述两点来明确接口和抽象类本质上的区别，即不能仅仅从语法层次和编程角度来区别，还要从更高的层次进行本质区别。

1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象,它比抽象类更加“抽象”，并且一般情况下不在接口中定义属性。【例】：

interface Fly{ fly();
}
Airplane{   //一个飞机类并包含一个飞的行为fly(){}
}
Bird{   //一个鸟类也包含一个飞的行为fly(){}
}
/**显然将飞行的行为设计成一个类是不合适的，因为飞行并不是对一类事物的抽象描述，这只是对一个行为功能的描述，所以设计成接口而不设计成类是最合适的。然后不同的飞机不同的鸟在继承Airplane和Bird类即可。当然，要是更加严谨的话，将飞机和鸟设计成抽象类更好，因为这是对一类事物进行的描述，而且是包含了各种飞机，不同鸟的诸多相同属性或者行为，具体的实现(即比如战斗机怎么飞)靠子类来丰富就行了。*/

2)抽象类和接口所反映的设计理念是不同的，抽象类所代表的是“is-a”的关系，而接口所代表的是“like-a”的关系。也就是说继承是一个”是不是”的关系，而接口实现则是”有没有”的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，抽象类是从子类中发现公共部分，然后泛化成抽象类，子类继承该父类即可。而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。

3）抽象类是自底向上抽象而来的，接口是自顶向下设计出来的。对于抽象类而言，它是自下而上来设计的，我们要先知道子类才能抽象出父类，而接口则不同，它根本就不需要知道子类的存在，只需要定义一个规则即可.所以说抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计。所谓模板式设计就想PPT中用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板A就可以了，不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

通过一个Demo来理解，例子如下：

//需求：门和警报的例子：门都有open()和close()两个动作，我们如何通过抽象类和接口来定义这个抽象概念呢？
abstract class Door {public abstract void open();public abstract void close();
}或者：
interface Door {public abstract void open();public abstract void close();
}
//对于上面的功能需求，其他的具体类只使用open和close行为的话，通过extends使用抽象类方式定义Door或者Implements使用接口两者并没有太大差异。但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：//第一种就是三个功能都放在抽象类里面，缺点：有的门并不一定具备报警功能，所以所有的子类继承这个Door都不那么合适了。
abstract class Door{abstract void open();abstract void close();abstract void alarm();
}
//第二种将这三个功能都放在接口里面，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open()和close()，也许这个类根本就不具备open()和close()这两个功能，比如火灾报警器，所以用接口实现三个功能缺点也很明显。
interface Door{void open();void close();void alarm();
}从这里可以看出， Door的open()、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为，open()和close()属于门本身固有的行为特性，而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类，包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。那么对于这个需求，下面的实现方式是可以满足该功能需求的，而且也进一步体现了抽象类表示的是"is-a"关系，接口表示的是"like-a"关系。即一个是继承关系，表示是不是父子类；一个是组合关系，表示一个子类具不具备该功能行为，说白了一个完整的子类需要几个接口的功能组合起来。interface Alram {void alarm();
}
abstract class Door {void open();void close();
}
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {void oepn() {}void close() {}void alarm() {}
}

3.什么情况下使用抽象类或接口？

如果你拥有一些方法并且想让它们中的一些有默认实现，那么使用抽象类吧。
如果你想实现多重继承，那么你必须使用接口。由于Java不支持多继承，子类不能够继承多个类，但可以实现多个接口。因此你就可以使用接口来解决它。
如果基本功能在不断改变，那么就需要使用抽象类。如果不断改变基本功能并且使用接口，那么就需要改变所有实现了该接口的类。
需要实现特定的多项功能，而这些功能之间可能完全没有任何联系，就可以使用接口
以上都是他人博客中的理解，我觉得使用接口和抽象类最主要的还是根据功能需求来，就跟上面门具有开和关的共性行为可以抽象为一个抽象类，并且配上一些共有属性；而这种特定的功能像报警器，就可以通过接口来实现了。

4.一个demo引起来的对于java方法区、堆栈的研究？

1）发现：只要是静态成员(当然，接口中的静态成员只能是public static final修饰的属性)不管是正常的类，还是抽象类或者是接口，都可以直接通过类名去访问！！！所以我们可以考虑到，静态成员到底是存放在内存的哪里，才让这本应该在堆内存的三个类(我自己的认为接口就是一个非常特殊的类)直接访问到静态成员。

2）原因:静态方法(包括各种方法)和静态变量都在方法区，简单说就是共享区域里，所以静态static修饰的成员可以直接被类访问，当然所说的这个类也包括抽象类和接口。

3）JAVA方法区是在堆里面吗？

三种情况：
①java7之前，方法区位于永久代(PermGen)，永久代和堆相互隔离，永久代的大小在启动JVM时可以设置一个固定值，不可变；
②java7中，static变量从永久代移到堆中；
③java8中，取消永久代，方法存放于元空间(Metaspace)，元空间仍然与堆不相连，但与堆共享物理内存，逻辑上可认为在堆中。

大概举个例子就基本上明白了！

static int i = 1; //the value 1 is stored in the permgen section(永久代，说白了就是方法区里)
static Object o = new SomeObject();//该对象的引用在方法区中，而实际的对象在依旧堆里

本文章是基于若干博客内容和自己的总结创作而成，为了感谢他们并且分享给更多的人看，我将其他人博客链接贴在下面：
1.java中抽象类和接口的区别
2.Java抽象类与接口的区别
3.java提高篇（四）—–抽象类与接口