Java 抽象类

在 Java 语言中，**抽象类（Abstract Class）**是一种重要的面向对象编程（OOP）特性，常用于定义通用的类结构，并提供部分实现，同时允许子类继承并补充具体的功能。本文将详细介绍 Java 抽象类的基础概念、使用方法、常见实践及最佳实践。

1. 什么是抽象类

抽象类是使用 abstract 关键字修饰的类，它不能直接被实例化，而是用作其他类的基类，提供部分实现，并定义必须由子类实现的抽象方法。

抽象类的主要特点：

可以包含 抽象方法（没有方法体，必须由子类实现）。
可以包含 非抽象方法（已有实现，子类可直接使用或重写）。
不能实例化（不能使用 new 直接创建对象）。
可以包含构造方法，但只能被子类调用。
允许定义成员变量，并支持访问控制（private、protected、public）。
子类继承抽象类后，必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明为抽象类。

2. 抽象类的定义与使用

2.1 定义抽象类

在 Java 中，使用 abstract 关键字来声明一个抽象类。例如：

abstract class Animal {// 抽象方法，没有方法体，由子类实现abstract void makeSound();// 非抽象方法，子类可直接使用或重写void sleep() {System.out.println("Sleeping...");}
}

2.2 继承抽象类

子类继承抽象类后，必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明为 abstract。

class Dog extends Animal {@Overridevoid makeSound() {System.out.println("Woof! Woof!");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();dog.makeSound(); // 输出: Woof! Woof!dog.sleep();     // 输出: Sleeping...}
}

2.3 抽象类可以有构造方法

虽然抽象类不能直接实例化，但可以包含构造方法，并在子类实例化时被调用。

abstract class Animal {String name;Animal(String name) {this.name = name;}abstract void makeSound();
}class Cat extends Animal {Cat(String name) {super(name);}@Overridevoid makeSound() {System.out.println(name + " says: Meow!");}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Cat cat = new Cat("Kitty");cat.makeSound(); // 输出: Kitty says: Meow!}
}

3. 抽象类与接口的区别

特性	抽象类	接口
方法	可以有抽象方法和具体方法	只能有抽象方法（Java 8+ 支持 `default` 方法）
变量	允许定义成员变量，可使用 `private/protected/public` 修饰	变量默认 `public static final`（常量）
继承方式	只能单继承	可以多实现（一个类可以实现多个接口）
构造方法	可以有构造方法	不能有构造方法
适用场景	适用于有共同行为且部分实现的类	适用于无具体实现、仅定义行为的场景

选择抽象类还是接口？

如果需要定义一组具有共同特性和行为的类，并提供部分默认实现，使用抽象类。
如果只需要定义一组方法签名，而不涉及实现，或者需要支持多继承，使用接口。

4. 抽象类的常见应用场景

4.1 作为模板类（Template Method 设计模式）

抽象类可以作为模板，定义算法结构，具体实现由子类提供。

abstract class Game {abstract void start();abstract void play();abstract void end();// 模板方法public final void playGame() {start();play();end();}
}class Chess extends Game {@Overridevoid start() { System.out.println("Chess game started!"); }@Overridevoid play() { System.out.println("Playing chess..."); }@Overridevoid end() { System.out.println("Chess game ended!"); }
}public class Main {public static void main(String[] args) {Game game = new Chess();game.playGame();}
}

4.2 作为通用基类

例如，创建一个通用的数据库操作类，提供连接管理，而具体数据库操作由子类实现：

abstract class Database {void connect() {System.out.println("Connecting to database...");}abstract void query(String sql);void close() {System.out.println("Closing database connection.");}
}class MySQLDatabase extends Database {@Overridevoid query(String sql) {System.out.println("Executing MySQL query: " + sql);}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Database db = new MySQLDatabase();db.connect();db.query("SELECT * FROM users");db.close();}
}