教妹學(xué) Java 第 25 講：抽象類
“二哥，你這明顯加快了更新的頻率呀！”三妹對(duì)于我最近的肝勁由衷的佩服了起來。
“哈哈，是呀，這次不能再斷更了，我要再更 175 篇，總計(jì) 200 篇，給廣大的學(xué)弟學(xué)妹們一個(gè)完整的 Java 學(xué)習(xí)體系?！蔽覍?duì)未來充滿了信心。
“那就開始吧?！比谜f。
定義抽象類的時(shí)候需要用到關(guān)鍵字 abstract，放在 class 關(guān)鍵字前，就像下面這樣。
abstract class AbstractPlayer {
}
關(guān)于抽象類的命名，《阿里的 Java 開發(fā)手冊(cè)》上有強(qiáng)調(diào)，“抽象類命名要使用 Abstract 或 Base 開頭”，這條規(guī)約還是值得遵守的。
抽象類是不能實(shí)例化的，嘗試通過 new 關(guān)鍵字實(shí)例化的話，編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)，提示“類是抽象的，不能實(shí)例化”。
雖然抽象類不能實(shí)例化，但可以有子類。子類通過 extends 關(guān)鍵字來繼承抽象類。就像下面這樣。
public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}
如果一個(gè)類定義了一個(gè)或多個(gè)抽象方法，那么這個(gè)類必須是抽象類。
當(dāng)我們嘗試在一個(gè)普通類中定義抽象方法的時(shí)候，編譯器會(huì)有兩處錯(cuò)誤提示。第一處在類級(jí)別上，提示“這個(gè)類必須通過 abstract 關(guān)鍵字定義”，見下圖。
第二處在嘗試定義 abstract 的方法上，提示“抽象方法所在的類不是抽象的”，見下圖。
抽象類中既可以定義抽象方法，也可以定義普通方法，就像下面這樣：
public abstract class AbstractPlayer {
abstract void play();
public void sleep() {
System.out.println("運(yùn)動(dòng)員也要休息而不是挑戰(zhàn)極限");
}
}
抽象類派生的子類必須實(shí)現(xiàn)父類中定義的抽象方法。比如說，抽象類 AbstractPlayer 中定義了 play() 方法，子類 BasketballPlayer 中就必須實(shí)現(xiàn)。
public class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
@Override
void play() {
System.out.println("我是張伯倫，籃球場(chǎng)上得過 100 分");
}
}
如果沒有實(shí)現(xiàn)的話，編譯器會(huì)提示“子類必須實(shí)現(xiàn)抽象方法”，見下圖。
“二哥，抽象方法我明白了，那什么時(shí)候使用抽象方法呢？能給我講講它的應(yīng)用場(chǎng)景嗎？”三妹及時(shí)的插話道。
“這問題問的恰到好處呀！”我扶了扶眼鏡繼續(xù)說。
第一種場(chǎng)景。
當(dāng)我們希望一些通用的功能被多個(gè)子類復(fù)用的時(shí)候，就可以使用抽象類。比如說，AbstractPlayer 抽象類中有一個(gè)普通的方法 sleep()，表明所有運(yùn)動(dòng)員都需要休息，那么這個(gè)方法就可以被子類復(fù)用。
abstract class AbstractPlayer {
public void sleep() {
System.out.println("運(yùn)動(dòng)員也要休息而不是挑戰(zhàn)極限");
}
}
子類 BasketballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類：
class BasketballPlayer extends AbstractPlayer {
}
也就擁有了 sleep() 方法。BasketballPlayer 的對(duì)象可以直接調(diào)用父類的 sleep() 方法：
BasketballPlayer basketballPlayer = new BasketballPlayer();
basketballPlayer.sleep();
子類 FootballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類：
class FootballPlayer extends AbstractPlayer {
}
也擁有了 sleep() 方法，F(xiàn)ootballPlayer 的對(duì)象也可以直接調(diào)用父類的 sleep() 方法：
FootballPlayer footballPlayer = new FootballPlayer();
footballPlayer.sleep();
這樣是不是就實(shí)現(xiàn)了代碼的復(fù)用呢？
第二種場(chǎng)景。
當(dāng)我們需要在抽象類中定義好 API，然后在子類中擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的時(shí)候就可以使用抽象類。比如說，AbstractPlayer 抽象類中定義了一個(gè)抽象方法 play()，表明所有運(yùn)動(dòng)員都可以從事某項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，但需要對(duì)應(yīng)子類去擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，表明籃球運(yùn)動(dòng)員打籃球，足球運(yùn)動(dòng)員踢足球。
abstract class AbstractPlayer {
abstract void play();
}
BasketballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類，擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)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(chǎng)上得過 100 分，");
}
}
FootballPlayer 繼承了 AbstractPlayer 類，擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)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");
}
}
為了進(jìn)一步展示抽象類的特性，我們?cè)賮砜匆粋€(gè)具體的示例。假設(shè)現(xiàn)在有一個(gè)文件，里面的內(nèi)容非常簡(jiǎn)單，只有一個(gè)“Hello World”，現(xiàn)在需要有一個(gè)讀取器將內(nèi)容從文件中讀取出來，最好能按照大寫的方式，或者小寫的方式來讀。
這時(shí)候，最好定義一個(gè)抽象類 BaseFileReader：
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(shí)被子類訪問到。
readFile()方法用來讀取文件，方法體里面調(diào)用了抽象方法mapFileLine()——需要子類來擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)大小寫的不同讀取方式。
在我看來，BaseFileReader 類設(shè)計(jì)的就非常合理，并且易于擴(kuò)展，子類只需要專注于具體的大小寫實(shí)現(xiàn)方式就可以了。
小寫的方式：
class LowercaseFileReader extends BaseFileReader {
protected LowercaseFileReader(Path filePath) {
super(filePath);
}
@Override
protected String mapFileLine(String line) {
return line.toLowerCase();
}
}
大寫的方式：
class UppercaseFileReader extends BaseFileReader {
protected UppercaseFileReader(Path filePath) {
super(filePath);
}
@Override
protected String mapFileLine(String line) {
return line.toUpperCase();
}
}
從文件里面一行一行讀取內(nèi)容的代碼被子類復(fù)用了。與此同時(shí)，子類只需要專注于自己該做的工作，LowercaseFileReader 以小寫的方式讀取文件內(nèi)容，UppercaseFileReader 以大寫的方式讀取文件內(nèi)容。
來看一下測(cè)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());
}
}
在項(xiàng)目的 resource 目錄下建一個(gè)文本文件，名字叫 helloworld.txt，里面的內(nèi)容就是“Hello World”。文件的具體位置如下圖所示，我用的集成開發(fā)環(huán)境是 Intellij IDEA。
在 resource 目錄下的文件可以通過 ClassLoader.getResource() 的方式獲取到 URI 路徑，然后就可以取到文本內(nèi)容了。
輸出結(jié)果如下所示：
[hello world]
[HELLO WORLD]
“完了嗎？二哥”三妹似乎還沉浸在聆聽教誨的快樂中。
“是滴，這次我們系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)了抽象類，可以說面面俱到了。三妹你可以把代碼敲一遍，加強(qiáng)了一些印象，電腦交給你了?！闭f完，我就跑到陽臺(tái)去抽煙了。
“呼。。。。?！币粋€(gè)大大的眼圈飄散開來，又是愉快的一天~