JAVA编程讲义.抽象类、接口和内部类-伙伴云

JAVA编程讲义.抽象类、接口和内部类

网友投稿 634 2022-05-29

前面我们学习了类、对象、封装、继承、多态等面向对象编程的基本概念，初步了解了面向对象程序设计理念，接下来我们继续学习面向对象编程的一些重要概念：抽象类、接口和内部类。其中，抽象类是从多个具体类中抽象出来的父类，可以作为子类的模板，实现更加丰富的类继承；接口是Java语言中实现多重继承的重要工具，Java是单继承的语言，而实际应用中某些类往往需要继承多个类的属性与行为，接口很好地解决了单继承的这一缺陷；内部类是定义在类中的类，它同样有着非常重要的作用，如更好地实现隐藏、实现多重继承、实现同一个类中两种同名方法的调用等。

7.1 抽象类

在面向对象程序设计中，常常会遇到这样的问题：对于父类中的某些方法，其不同子类中的这些方法肯定有所不同，这些方法必须在子类中重写，故而根本无需在父类中实现这些方法。面对这类问题，Java提供了抽象类，对一系列看上去不同但本质上相同的具体概念进行抽象，用来表征对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念，使类设计的体系结构更加清晰。

Java语言中提供了abstract关键字，表示抽象的意思。用abstract关键字修饰的类称为抽象类，抽象类有类似“模板”的作用，我们可以定义抽象类来表征某些子类或对象的广义属类的共有特征，但是抽象类不能直接使用new关键字创建对象，只能被继承，并在其子类中将其特征具体化；用abstract关键字修饰的方法称为抽象方法，它是一个不完整的方法，只有声明，没有方法体。抽象类可以包含抽象方法，也可以不包含。定义抽象类和抽象方法的具体语法如下：

abstract class 抽象类名{ // 定义抽象类，用abstract修饰

[访问修饰符]abstract 返回类型方法名称(参数); // 定义抽象方法，用abstract修饰，无方法体

}

通过abstract关键字标记，抽象类和抽象方法可以让开发人员明确该类或方法的作用，进而在继承抽象类的时候重写其抽象方法，以针对性地解决具体问题。定义抽象类或抽象方法的时候，需要注意以下几点：

 抽象类和抽象方法必须使用abstract修饰符来修饰，不能使用private修饰符，因为子类需要有继承抽象类的权限。

 由于抽象类是需要被继承的，所以抽象类不能用final修饰，即关键字abstract和final不能同时使用。

 抽象类不能被实例化，可以有构造方法和普通方法，且构造方法不能声明为抽象的。

 普通方法内有方法体，而抽象方法不能有方法体。

 抽象方法不能使用static修饰符来修饰，因为static修饰的方法可以通过类名调用，而调用一个没有方法体的方法会报错。

 如果一个类继承了抽象类，则该类必须实现抽象类中的全部抽象方法，除非子类也是抽象类。

接下来，我们通过具体问题来体会抽象类与抽象方法的具体应用。几何形状是大家熟悉不过的，它们形状千姿百态，有圆形、正方形、三角形等，这些几何形状都可以计算面积，但是计算方法却不同。可见，计算面积是几何形状的共有特征，而不同的几何形状又有不同的具体实现。于是，为了设计出结构清晰的几何形状面积计算类体系，我们可以先定义抽象的几何形状类Shape类，该类包含公共的颜色属性color，也包公共的面积计算方法getArea()方法，显然该方法也必须是抽象的。接着，我们进一步定义圆形类Circle类和正方形类Square类，让这两个类继承Shape类，并实现getArea()方法。

下面我们给出上述问题的具体实现，如例7-1所示。

例7-1 Demo0701.java

1 package com.aaa.p0701;

3 abstract class Shape { // 定义抽象的几何形状类Shape类

4 String color;

5 public Shape(String color){

6 this.color = color;

7 System.out.println("当前图形颜色是：" + color);

8 }

9 abstract double getArea(); // 求面积的抽象方法

10 }

11 class Circle extends Shape{ // 定义Shape类的子类Circle类

12 private final double PI = 3.1415926; // 声明圆周率常量

13 private double r; // 声明圆半径变量

14 public Circle(String color,double radius) {

15 super(color);

16 this.r = radius;

17 }

18 @Override

19 double getArea() { // 重写抽象类中的getArea()方法

20 return PI * r * r;

21 }

22 }

23 class Square extends Shape{ // 定义Shape类的子类Square类

24 private double e; // 声明正方形的边长

25 public Square(String color,double edge) {

26 super(color);

27 this.e = edge;

28 }

29 @Override

30 double getArea() { // 重写抽象类中的getArea()方法

31 return e * e;

32 }

33 }

35 public class Demo0701{

36 public static void main(String[] args) {

37 Circle circle = new Circle("红色",3);

38 System.out.println("圆的面积是：" + circle.getArea());

39 Shape square = new Square("绿色",4);

40 System.out.println("正方形的面积是：" + square.getArea());

41 }

42 }

程序运行结果如下：

当前图形颜色是：红色

圆的面积是：28.274333400000003

当前图形颜色是：绿色

正方形的面积是：16.0

示例7-1中，定义了抽象的Shape类，并在抽象类中定义了抽象的getArea()方法。在子类Circle类和Square类中分别实现了适合其自身特性的getArea()方法。

注意：抽象类不可以直接用new关键字创建对象，但并不能说明抽象类不可以创建对象。例如在例7-1中，main()方法中第39行代码处创建了抽象类Shape类的对象，但指向的是其子类的对象。

7.2 接口

Java是一门单继承的语言，一个子类只能继承一个父类。但是在编程实践中，对于某些类，只继承一个抽象类显然无法满足要求，需要实现多个抽象类的抽象方法才能解决问题，这就需要通过接口来实现。在Java中，允许通过一个类实现多个接口来实现类似于多重继承的概念。

7.2.1 接口的定义

接口可以看作是从多个相似的类中抽象出来的规范，不提供任何实现，体现了规范和实现分离的思想。例如，计算机上提供了USB插槽，只要一个硬件遵守USB规范，就能插入USB插槽，可以是鼠标、键盘、数据线等，计算机无须关心是和哪个硬件对象建立了联系。同样，软件系统的开发也需要采用规范和实现分离的思想，即采用面向接口的编程思想，从而降低软件系统模块之间的耦合度，提高系统的扩展性和可维护性。

在Java语言中，提供了interface关键字，用于声明接口，其语法格式如下：

[public]interface 接口名[extends 接口1,接口2...]{

[public][static][final]数据类型常量名 = 值；

[public][abstract] 返回值的数据类型方法名(参数列表);

默认方法...

}

在上述语法中，当interface关键字前加上public修饰符时，接口可以被任何类的成员访问。如果省略public，则接口只能被与它处在同一包中的成员访问。extends语句与类继承中的extends语句基本相同，不同点在于接口可以继承自多个父接口，父接口之间使用逗号分隔。

接口中定义的变量和方法都包含默认的修饰符，其中定义的变量默认声明为“public static final”，即全局静态常量，定义的方法默认声明为“public abstract”，即抽象方法。例如，定义一个Charge接口（收费接口），内有接口常量PORT_STYLE和成员方法getCharge()，代码如下：

interface Charge(){

int PORT_STYLE = 1; // 接口常量

void getCharge(); // 接口方法声明

}

7.2.2 接口实现

接口与抽象类相似，也包含抽象方法，因此不能直接实例化接口，即不能使用new创建接口的实例。但是，可以利用接口的特性来创造一个新的类，然后再用新类来创建对象，利用接口创建新类的过程称为接口的实现。实现接口的目的主要是在新类中重写抽象的方法，当然也可以使用抽象类来实现抽象方法的重写。

接口的实现需要使用implements关键字，即在声明一个类的同时用关键字implements来实现接口，实现接口的类一般称为接口的实现类，具体语法如下：

[修饰符]class 类名 implements 接口1,接口2, 接口3,...{ // 如果实现多个接口，以逗号隔开

...

}

一个类实现一个接口时，需要注意如下问题：

 如果实现接口的类不是抽象类，则该类必须实现接口的所有抽象方法。

 在类中实现接口的抽象方法时，必须使用与接口中完全一致的方法名，否则只是定义一个新的方法，而不是实现已有的抽象方法。

接下来，通过案例来演示接口的实现，如例7-2所示。

例7-2 Demo0702.java

1 package com.aaa.p070202;

3 interface PCI { // 定义PCI接口

4 String serialNumber = "9CC0AC186027";

5 void start();

6 void run();

7 void stop();

8 }

9 public class VideoCard implements PCI{ // 定义显卡类实现PCI接口

10 @Override

11 public void start() {

12 System.out.println("显卡开始启动");

13 }

14 @Override

15 public void run() {

16 System.out.println("显卡序列号是：" + serialNumber);

17 System.out.println("显卡开始工作");

18 }

19 @Override

20 public void stop() {

21 System.out.println("显卡停止工作");

22 }

23 }

24 public class Demo0702{

25 public static void main(String[] args) {

26 VideoCard videoCard=new VideoCard();

27 videoCard.start();

28 videoCard.run();

29 videoCard.stop();

30 }

31 }

程序的运行结果如下：

显卡序列号是：9CC0AC186027

显卡开始启动

显卡开始工作

显卡停止工作

从运行结果可以看到，程序中定义了一个PCI接口，其定义了一个全局常量serialNumber和3个抽象方法start()、run()、stop()，显卡类VideoCard实现了PCI接口的这3个抽象方法。在实现类的方法中调用接口的常量，在Demo0702测试类中创建了显卡类VideoCard的实例并输出运行结果。

7.2.3 接口的继承

在现实世界中，网络通信具有一定的标准，手机只有遵守相应的标准规范才可以使用相应的网络。然而，随着移动互联网技术的发展，网络通信标准从之前的2G、3G到目前的4G、5G，而且6G也已在研发之中。Java程序中的接口与网络通信标准类似，定义之后，随着技术的不断发展以及应用需求的不断增加，接口往往也需要更新迭代，主要是功能扩展，增加新的方法，以适应新的需求。但是，使用直接在原接口中增加方法的途径来扩展接口可能会带来问题：所有实现原接口的实现类都将因为原来接口的改变而不能正常工作。为了既能扩展接口，又不影响原接口的实现类，一种可行的方法是通过创建原接口的子接口来增加新的方法。

接口的继承与类的继承相似，都是使用extends关键字来实现继承，当一个接口继承父接口时，该接口会获得父接口中定义的所有抽象方法和常量。但是，接口的继承比类的继承要灵活，一个接口可以继承多个父接口，这样可以通过接口继承将多个接口合并为一个接口。接口继承的语法格式如下：

1 interface 接口名 extends 接口1,接口2,接口3,... {

2 ...

3 }

接下来，通过案例来演示接口的继承，如例7-3所示。

例7-3 Demo0703.java

1 package com.aaa.p070203;

3 interface I3G {

4 void onLine(); // 上网

5 void call(); // 打电话

6 void sendMsg(); // 发短信

7 }

8 interface I4G extends I3G{

9 void watchVideo(); // 看视频

10 }

11 class Nokia implements I3G{

12 @Override

13 public void call() {

14 System.out.println("打电话功能");

15 }

16 @Override

17 public void sendMsg() {

18 System.out.println("打发信息功能");

19 }

20 @Override

21 public void onLine() {

22 System.out.println("上网功能");

23 }

24 }

25 class Mi implements I4G{

26 @Override

27 public void call() {

28 System.out.println("打电话功能");

29 }

30 @Override

31 public void sendMsg() {

32 System.out.println("打发信息功能");

33 }

34 @Override

35 public void onLine() {

36 System.out.println("上网功能");

37 }

38 @Override

39 public void watchVideo() {

40 System.out.println("看视频功能");

41 }

42 }

43 public class Demo0703 {

44 public static void main(String[] args) {

45 System.out.println("Nokia手机使用第3代通信技术");

46 Nokia nokia = new Nokia();

47 nokia.call();

48 nokia.onLine();

49 nokia.sendMsg();

50 System.out.println("小米手机使用第4代通信技术");

51 Mi mi = new Mi();

52 mi.call();

53 mi.onLine();

54 mi.sendMsg();

55 mi.watchVideo();

56 }

57 }

程序的运行结果如图下：

Nokia手机使用第3代通信技术

打电话功能

上网功能

打发信息功能

小米手机使用第4代通信技术

打电话功能

上网功能

打发信息功能

看视频功能

从运行结果可以看到，I4G接口继承了I3G接口，直接继承了I3G接口中的3个抽象方法call()、onLine()、sendMsg()，并新增了一个抽象方法watchVide()，在main()方法中Nokia类实现I3G接口，从而实现父接口的3个抽象方法，而Mi类实现了I4G接口，实现了子接口的4个抽象方法。

编程技巧：如果一个类同时继承类并继承某个接口，需要先extends父类，再implements接口，格式如下：

子类 extends 父类 implements [接口列表]{

...

}

7.2.4 利用接口实现多重继承

Java语言规定一个类只能继承一个父类，这给实际开发带来了许多困扰，因为许多类需要继承多个父类的成员才能满足需求，这种问题称为多重继承问题。然而，我们也不能将多个父类简单地合并成一个父类，因为每个父类都有自己的一套代码，合并到一起之后可能会出现同一方法的多种不同实现，由此会产生代码冲突，增加代码的不可靠性。有了接口以后多重继承问题就迎刃而解了，由于一个了可以实现多个接口，所以在程序设计的过程中我们可以把一些“特殊类”设计成接口，进而通过接口间接地解决多重继承问题。一个类实现多个接口时，在implements语句中分隔各个接口名，此时这些接口就可以被理解成特殊的类，而这种做法实际上就是使子类获得了多个父类的成员，并且由于接口成员没有实现细节，实现接口的类只能有一个具体的实现细节，从而避免了代码冲突，保证了Java代码的安全性和可靠性。

接下来，通过案例来演示利用接口实现多重继承，如例7-4所示。

例7-4 Demo0704.java

1 package com.aaa.p070204;

3 interface IFly { // 定义IFly接口

4 void takeoff(); // 起飞方法

5 void land(); // 落地方法

6 void fly(); // 飞行方法

7 }

8 interface ISail{ // 定义ISail接口

9 void dock(); // 停靠方法

10 void cruise(); // 航行方法

11 }

12 class Vehicle{ // 定义交通工具Vehicle类

13 private double speed;

14 void setSpeed(int sd){ // 设置速度方法

15 this.speed = sd;

16 System.out.println("设置速度为" + speed);

17 }

18 void speedUp(int num){ // 加速方法

19 this.speed += num;

20 System.out.println("加速" + num + "，速度变为" + speed);

21 }

22 void speedDown(int num){ // 减速方法

23 this.speed -= num;

24 System.out.println("减速" + num + "，速度变为" + speed);

25 }

26 }

27 class SeaPlane extends Vehicle implements IFly,ISail{ // 定义水上飞机类

28 public void takeoff() {

29 System.out.println("水上飞机开始起飞");

30 }

31 public void land() {

32 System.out.println("水上飞机开始落地");

33 }

34 public void fly() {

35 System.out.println("水上飞机可以飞行");

36 }

37 public void dock() {

38 System.out.println("水上飞机可以停靠");

39 }

40 public void cruise() {

41 System.out.println("水上飞机可以航行");

42 }

43 }

44 public class Demo0704 {

45 public static void main(String[] args) {

46 SeaPlane sp = new SeaPlane();

47 sp.takeoff();

48 sp.setSpeed(2)

49 sp.speedUp(2)

50 sp.fly();

51 sp.speedDown(2)

52 sp.land();

53 sp.cruise();

54 sp.speedDown(2)

55 sp.dock();

56 }

57 }

程序的运行结果如图下：

水上飞机开始起飞

设置速度为2

加速2，速度变为4

水上飞机可以飞行

减速2，速度变为2

水上飞机开始落地

水上飞机可以航行

减速2，速度变为0

水上飞机可以停靠

例7-4中，水上飞机类SeaPlane继承了交通工具类Vehicle，并且实现了IFly接口和ISail接口。从程序运行结果中可以看到，它时具有了交通工具的功能，还增加了飞行功能和航行功能。

7.2.5 接口默认方法

在程序开发中，如果之前创建了一个接口，并且已经被大量的类实现，当需要再添加新的方法以扩充这个接口的功能的时候，就会导致所有已经实现的子类都要重写这个方法。但是，在接口中使用默认方法就不会有这个问题，所以从 JDK8 开始新加了接口默认方法，便于接口的扩展。

接口默认方法是一个默认实现的方法，并且不强制实现类重写此方法，使用default关键字来修饰。接口新增的默认方法在实现类中可以直接使用。

接下来，通过案例来演示接口默认方法的使用，如例7-5所示。

例7-5 Demo0705.java

1 package com.aaa.p070205;

3 public interface ICat { // 定义ICat接口

4 void play(); // 抽象方法

5 default void run(){ // 默认方法

6 System.out.println("猫咪在跑，猫步...");

7 }

8 }

9 class BlackCat implements ICat{ // 黑猫类实现了ICat接口

10 @Override

11 public void play() { // 重写ICat接口的抽象方法

12 System.out.println("黑猫在玩耍...");

13 }

14 }

15 public class Demo0705 {

16 public static void main(String[] args) {

17 BlackCat cat = new BlackCat();

18 cat.play();

19 cat.run();

20 }

21 }

程序的运行结果如下：

黑猫在玩耍...

猫咪在跑，猫步...

例7-5中，ICat接口定义了抽象方法play()和默认方法run()， BlackCat类实现了ICat接口，并重写了抽象方法play()，通过测试类Demo0702中的main()方法创建了BlackCat类的实例，调用play()方法和run()方法后发现，ICat接口接口的默认方法run()可以被它的实现类的对象直接调用。

注意：接口允许定义多个默认方法，其子类可以实现多个接口，因此接口默认方法可能会出现同名情况，此时子类在实现或者调用默认方法时通常遵循以下原则:

（1）子类中的同名方法优先级最高。

（2）如果第一条无法进行判断，那么子接口的优先级更高；函数签名相同时，优先选择拥有最具体实现的默认方法的接口，即如果接口B继承了接口A，那么接口B就比接口A更加具体。

7.2.6 接口实现多态

在之前的章节中，我们讲解了使用继承机制来实现多态。事实上，使用接口也同样可以实现多态。

接下来，通过某汽车销售店案例演示如何通过接口实现多态，如例7-6所示。

例7-6 Demo0706.java

1 package com.aaa.p070206;

3 interface ICar{ // 定义ICar接口

4 String showName();

5 double getPrice();

6 }

7 class Haval implements ICar{ // 定义Haval汽车类

8 @Override

9 public String showName() {

10 return "哈佛SUV";

11 }

12 @Override

13 public double getPrice() {

14 return 150000;

15 }

16 }

17 class GreatWall implements ICar{ // 定义GreatWall汽车类

18 @Override

19 public String showName() {

20 return "长城汽车";

21 }

22 @Override

23 public double getPrice() {

24 return 68000;

25 }

26 }

27 class CarShop{ // 定义汽车销售店CarShop类

28 private double money = 0; // 定义销售金额成员

29 public void sellCar(ICar car){ // 定义销售汽车方法

30 System.out.println("车型：" + car.showName() + "价格：" + car.getPrice());

31 money += car.getPrice();

32 }

34 public double getMoney(){ // 定义获取金额方法

35 return money;

36 }

37 }

39 public class Demo0706 { // 测试类

40 public static void main(String[] args) {

41 CarShop shop = new CarShop();

42 Haval haval = new Haval(); // Haval类的对象

43 shop.sellCar(haval);

44 GreatWall greatWall = new GreatWall(); // GreatWall类对象

45 shop.sellCar(greatWall);

46 System.out.println("销售总收入：" + shop.getMoney());

47 }

48 }

程序的运行结果如下：

车型：哈佛SUV价格：150000.0

车型：长城汽车价格：68000.0

销售总收入：218000.0

例7-6中，ICar接口定义了抽象方法showName()和getPrice()， Haval类和GreatWall类实现了ICar接口，汽车销售店类CarShop针对实现ICar接口的实现类进行销售并汇总金额。在测试类 Demo0705的main 方法中创建 CarShop类的实例shop、Haval类的实例haval、GreatWall类的greatWall，通过shop对象的sellCar()方法对汽车对象havel和greatWall销售，并调用getMoney()方法统计销售总收入。这样，我们便通过ICar接口实现了多态，

7.2.7 抽象类和接口的比较

抽象类与接口是Java中对于抽象类定义进行支持的两种机制，抽象类和接口都用于为对象定义共同的行为，二者比较如下：

 抽象类和接口都包含抽象方法。

 抽象类可以有非抽象方法，接口中如果要定义为非抽象方法，需要标注为接口默认方法。

 接口中只能有常量，不能有变量；抽象类中既可以有常量，也可以有变量。

 一个类可以实现多个接口，但只能继承一个抽象类。

在程序设计时，应该根据具体业务需求来确定是使用抽象类还是接口。如果子类需要从父类继承一些变量或继承一些抽象方法、非抽象方法，可以考虑使用抽象类；如果一个类不需要继承，只需要实现某些重要的抽象方法，可以考虑使用接口。

知识点拨：在面向接口编程的思想中，接口只用关心操作，但不用关心这些操作的具体实现细节，可以使开发者将主要精力用来程序设计。通过面向接口编程，可以降低类与类、类与接口、层与层之间的耦合度。当设计和实现分离的时候，面向接口编程是一种解决问题的很好方式。

7.3 内部类

大多数情况下，类被定义为一个独立的程序单元。但在某些情况下，也可以将一个类定义在另一个类里面或者一个方法里面，这样的类称为内部类（也称嵌套类），包含内部类的类也被称为外部类。内部类包括4种：成员内部类、局部内部类、静态内部类和匿名内部类。

一般情况下，内部类有如下几个属性：

 内部类和外部类由Java编译器编译后生成的两个类是独立的。

 内部类是外部类的一个成员，可以使用外部类的类变量和实例变量，也可以使用外部类的局部变量。

 内部类可以被protected或private修饰。当一个类中嵌套另一个类时，访问保护并不妨碍内部类使用外部类的成员。

 内部类被static修饰后，不能再使用局部范围中或其他内部类中的数据和变量。

7.3.1 成员内部类

成员内部类是最普通的内部类，它定义于另一个类的内部，与外部类的成员变量、成员方法同级。成员内部类可以访问外部类的所有成员，外部类同样可以其成员内部类的所有成员。但是，成员内部类是依附外部类而存在的，如果要创建成员内部类的对象，前提是必须存在一个外部类的对象。

在外部类外创建一个内部类对象的语法格式如下：

外部类名.内部类名引用变量名 = new 外部类名().new 内部类名()

接下来，通过案例来演示成员内部类的使用，如例7-7所示。

例7-7 Demo0707.java

1 package com.aaa.p070301;

3 class Outer { // 定义外部类

4 private String name = "外部类Outer";

5 private int num = 666;

7 class Inner{ // 定义内部类

8 private String name = "内部类Inner"; // 定义类成员

9 public void accessOuter()

10 {

11 System.out.println("在成员内部类中访问内部类的name:" + name);

12 // Outer.this表示外部类对象

13 System.out.println("在成员内部类中访问外部类的name:" + Outer.this.name);

14 System.out.println("在成员内部类中访问外部类的num:" + num);

15 }

16 }

17 }

19 public class Demo0707 {

20 public static void main(String[] args) {

21 Outer.Inner inner = new Outer().new Inner();

22 inner.accessOuter();

23 }

24 }

程序的运行结果如下：

在成员内部类中访问内部类的name:内部类Inner

在成员内部类中访问外部类的name:外部类Outer

在成员内部类中访问外部类的num:666

例7-7中，外部类Outer中定义了一个成员内部类Inner，在Inner类的成员方法accessOuter ()中访问其自身的成员变量name以及其外部类Outer的成员变量name和num，由于内部类和外部类的成员变量name重名，所以不能直接访问，只能用“Other.this.name”的形式进行访问，其中“Outer.this”表示外部类对象，而num只存在于外部类，内部类可以直接访问。

注意：成员内部类不能定义静态变量、静态方法和静态内部类。

7.3.2 局部内部类

局部内部类是指在成员方法中定义的类，这种类是局部的，和局部变量类似，只能在该方法或条件的作用域内使用，超出这些作用域就无法引用。

局部内部类的优势是，对于外部类完全隐藏，即使是包含他的外部类也是不可见的，是不能直接访问的，只有在方法中才可以创建内部类的实例并访问类中的方法和属性。

局部内部类的特点如下：

 局部内部类不允许使用访问权限修饰符（public、private、protected）

 局部内部类对外部完全隐藏，除了创建这个类的方法可以访问它以外，其他地方均不能访问。

接下来，通过案例来演示局部内部类的使用，如例7-8所示。

例7-8 Demo0708.java

1 package com.aaa.p070302;

3 class Outer{ // 定义外部类

4 private static String name = "外部类Outer";

5 private int num = 666;

6 public void display(){

7 int count = 5;

8 //局部内部类即嵌套在方法里面

9 class Inner{

10 public void accessOuter(){

11 System.out.println("在局部内部类中访问外部方法的变量:" + (count));

12 System.out.println("在局部内部类中访问外部类的name:" + Outer.name);

13 System.out.println("在局部内部类中访问外部类的num:" + num);

14 }

15 }

16 //局部内部类，在方法内部调用

17 new Inner().accessOuter();

18 }

19 }

20 public class Demo0708 {

21 public static void main(String[] args) {

22 Outer outer = new Outer();

23 outer.dispaly();

24 }

25 }

程序的运行结果如下：

在局部内部类中访问外部方法的变量:5

在局部内部类中访问外部类的name:外部类Outer

在局部内部类中访问外部类的num:666

例7-8中，外部类Outer的display()方法定义了一个内部类Inner，Inner类只能在display()方法中创建其实例对象并调用自身方法accessOuter()，该方法调用了外部类Outer的成员变量name和num以及display()方法内的局部变量count。从运行结果中发现，都可以正常输出，但是如果把第11行代码中的“count”后面加上“++”之后，会编译报错，因为局部变量是随着方法的调用而调用，随着调用结束而消失，但是我们调用局部内部类时创建的对象依旧在堆内存中，并没有被回收，如果访问的局部变量不是用final修饰的，当方法调用完毕后，依然存在堆内存中的对象就会出现找不到局部变量的问题，而被final修饰的变量可以看成是一个常量，存在于常量池中，不会被立刻回收。所以，针对局部内部类来说，它可以访问方法中的局部变量但不能进行修改。

注意：JDK1.8之后，即使不加final修饰符，系统也会默认加上。

7.3.3 静态内部类

静态内部类是指用static关键字修饰的成员内部类。静态内部类可以包含静态成员和非静态成员（实例成员），根据静态成员不能访问非静态成员的规则，静态内部类不能直接访问外部类的非静态成员，只能访问外部类的静态成员（即类成员）。创建静态内部类对象的语法格式如下：

外部类名.内部类名引用变量名 = new 外部类名.内部类名()

接下来，通过案例来演示静态内部类的使用，如例7-9所示。

例7-9 Demo0709.java

1 Package com.aaa.p070303;

3 class Outer{

4 private static String name = "外部类Outer"; // 定义类静态成员

5 private static int num = 666;

6 static class Inner { // 定义静态内部类

7 public static String name = "内部类Inner"; // 定义类静态成员

8 public void accessOuter() {

9 // 静态内部类成员方法中访问外部类私有成员变量

JAVA编程讲义.抽象类、接口和内部类

10 System.out.println("在静态内部类中访问外部类的name："+Outer.name);

11 System.out.println("在静态内部类中访问外部类的num:" + num);

12 }

13 }

14 }

15 public class Demo0709 {

16 public static void main(String[] args) {

17 System.out.println("静态内部类：" + Outer.Inner.name);

18 Outer.Inner obj = new Outer.Inner(); // 创建静态内部类对象

19 obj. accessOuter();

21 }

22 }

程序的运行结果如下所示。

静态内部类：内部类Inner

在静态内部类中访问外部类的name：外部类Outer

在静态内部类中访问外部类的num:666

例7-9中，Outer外部类中定义了一个静态内部类Inner，Inner类包含了静态成员变量name和成员方法accessOuter ()。访问静态内部类的静态成员变量，可以使用“外部类名.静态内部类名.静态成员变量”的形式；访问静态内部类的实例成员，则要先创建静态内部类对象，通过“new 外部类名.静态内部类名()”的形式访问。如果将第5行代码的“static”去掉，则在第11行代码调用的时候会报错，因为num属于外部类的非静态变量，不可以被其静态内部类直接访问。

注意：静态内部类不需要依赖外部类就可以直接创建；静态内部类不可以使用任何外部类的非static成员（包括变量和方法）。

7.3.4 匿名内部类

匿名内部类是一个没有显式名字的内部类。本质上看，它会隐式地继承一个类或者实现一个接口。换句话说，匿名内部类是一个继承了某个类或者实现了某接口的子类匿名对象。创建匿名内部类的语法格式如下：

new 类名/接口名/抽象类名(){

… // 匿名内部类实现部分

}

匿名内部类具有局部内部类的所有特点，同时它还具有如下特点：

 匿名内部类必须继承一个类或者实现一个接口，类名前面不能有修饰符。

 匿名内部类没有类名，因此没有构造方法。

 匿名内部类创建之后只能使用一次，不能重复使用。

匿名内部类是我们平时编写代码时用得比较多的内部类，在编写事件监听的代码时使用匿名内部类不但可简化程序，而且可使代码更加容易维护。

接下来，通过案例来演示匿名内部类的使用，如例7-10所示。

例7-10 Demo0710.java

1 package com.aaa.p070304;

3 interface Inner { // 定义接口

4 void getName(String name);

5 }

6 public class Demo0710 {

7 public static void main(String[] args) {

8 new Inner(){ // 定义匿名类，并实现Inner接口

9 public void getName(String name) { // 重写getName()方法

10 System.out.println("我是匿名类的方法，获取name为：" + name);

11 }

12 }.getName("张三");

13 }

14 }

程序的运行结果如下：

我是匿名类的方法，获取name为：张三

例7-10中，在外部类Demo0710的main方法中创建了匿名内部类“Inner的对象”，并调用该类的成员方法getName ()，传入参数“张三”，在创建Inner对象的时候，并没有给对象赋予名称，即“匿名”之意。

想一想：使用匿名内部类的优点和缺点有哪些？匿名内部类的使用场景有哪些？

7.4 本章小结

 抽象类的主要作用是建立对象的抽象模型，定义通用的方法，起到类似“模板”的作用。抽象类中包含一般方法和抽象方法。抽象方法是没有方法体的方法，由抽象类的子类来定义实现。抽象类不能直接产生对象。包含抽象方法的类必须是抽象类，但抽象类可以不包含抽象的方法。

 接口只规定了一个类的基本形式，不涉及任何实现细节。通过接口来创建类，称为接口的实现，该类为接口的实现类。Java语言中不允许类的多重继承，但可以通过接口实现多重继承。

 Java支持在一个类A中声明一个类B，这样的类B称为内部类，类A称为内部类的外部类。内部类可以分为成员内部类、局部内部类、静态内部类、匿名内部类。内部类隐藏可以不想让用户知道的操作，极高的封装性。内部类对象可以访问创建它的外部类对象的内容，为开发者在设计时提供了更多的思路和捷径。匿名内部类一般用在写事件监听的代码时候，可以简化代码并使代码容易维护。

7.5 理论习题与实践练习

1．填空题

1.1 Java中使用____________关键字，来表示抽象的意思。

1.2 Java中使用____________关键字，来实现接口的继承。

1.3 __________是定义在类中的类，主要作用是将逻辑上相关的类放在一起。

2．选择题

2.1 以下关于Java语言抽象类的说法正确的是（）

A．抽象类可以直接实例化 B．抽象类不能有子类

C．抽象类可以多继承 D．抽象类可以有非抽象方法

2.2 内部类不包括（）

A．成员内部类 B．静态内部类 C．匿名内部类 D．超级内部类

2.3 下列选项中，用于定义接口的关键字是（）

A．interface B．implements C．abstract D．class

2.4 下列选项中，接口使用时不可以加的关键字是（）

A．public B．static C．private D．final

2.5 下列选项中，可以实现类的多重继承的是（）

A．类 B．基本类型 C．抽象类 D．接口

3．思考题

3.1 请描述什么是抽象类？

3.2 请描述如何使用接口实现多态？

3.3 请描述向上转型和向下转型的区别？

3.4 什么是接口？请简述抽象类和接口的区别？

3.5 采用内部类的好处是什么？

4．编程题

4.1 陆地上最常用的交通工具是汽车，海上最常用的交通工具是轮船，空中最常用的交通工具是飞机。现在要求实现一种海陆空三栖航行的交通工具。可以通过接口实现需求，实现思路参考如下：

 创建汽车接口Motor，定义一个run (方法。

 创建轮船接口Steamer，定义一个sailing ( )方法。

 创建飞机接口P1ane，定义一个f1y (方法。

 创建类SuperVehic 1e实现上述三个接口。

 创建测试类进行测试。

4.2 模拟摄影师照相的过程，要求摄影师可以通过相机拍照也可以通过其他的设备照相，譬如:手机:摄影师可以拍人像、风景等任何物体。要求该系统具备良好的可维护性可扩展性。

 摄影师可以对任何物体拍照，并没有局限于一个具体类别，所以先设计一个接口。

 创建一个拍照接口，实现该接口的类都可以拍照，手机、相机、iPad等等。

 创建摄影师类，实现摄影方法。

 创建接口的实现类。

 创建测试类，运行系统。

Java

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