20. Java中的抽象类和接口有什么区别？使用它们的场景是什么？

PangHu大约 4 分钟

在Java中，抽象类和接口是两种用于定义类的契约和行为的工具，它们都有助于实现多态性和代码重用，但它们有不同的用途和适用场景。以下是它们之间的主要区别和使用场景。

抽象类（Abstract Class）

特点：

定义：抽象类是不能被实例化的类，通常包含抽象方法（没有实现的方法），也可以包含具体方法（有实现的方法）。
构造函数：抽象类可以有构造函数，尽管它不能被实例化，但可以通过子类的构造函数间接调用。
成员变量：抽象类可以有实例变量（非静态字段）、静态变量、常量等。
访问修饰符：抽象类和它的方法可以有各种访问修饰符（public、protected、private）。
继承关系：一个类只能继承一个抽象类（Java中的单继承限制）。

使用场景：

当需要为一组相关类提供一个通用的基础实现时。
当需要部分实现，并且由子类完成剩余的实现时。
当希望对某些方法提供默认实现，而其他方法留给子类实现时。

示例：

abstract class Animal {
    abstract void makeSound();  // 抽象方法，没有实现
    void sleep() {  // 具体方法，有实现
        System.out.println("Animal is sleeping");
    }
}

class Dog extends Animal {
    void makeSound() {  // 子类必须实现抽象方法
        System.out.println("Woof");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.makeSound();  // 输出: Woof
        dog.sleep();  // 输出: Animal is sleeping
    }
}

接口（Interface）

特点：

定义：接口是一个完全抽象的类，默认情况下，接口中的方法是public和abstract的。
方法实现：从Java 8开始，接口可以包含默认方法（有实现的方法）和静态方法。此外，Java 9引入了接口的私有方法。
成员变量：接口中的字段默认是public static final的，即它们是常量。
多重继承：一个类可以实现多个接口，这弥补了Java不支持多重继承的限制。
访问修饰符：接口中的方法默认是public的，且不能有private或protected的修饰符（默认方法除外）。

使用场景：

当需要定义一组行为，而不涉及任何具体的实现时。
当希望在多个不相关的类之间共享一组方法签名时。
当需要实现多重继承的行为时（一个类可以实现多个接口）。

示例：

interface Animal {
    void makeSound();  // 抽象方法
    default void sleep() {  // 默认方法
        System.out.println("Animal is sleeping");
    }
}

class Dog implements Animal {
    public void makeSound() {  // 实现接口的方法
        System.out.println("Woof");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.makeSound();  // 输出: Woof
        dog.sleep();  // 输出: Animal is sleeping
    }
}

主要区别

特性	抽象类	接口
方法实现	可以包含抽象方法和具体方法	默认方法之前所有方法都是抽象方法，Java 8之后可以有默认方法和静态方法
变量	可以包含实例变量、静态变量、常量	只能包含`public static final`的常量
构造函数	可以有构造函数	不能有构造函数
继承机制	一个类只能继承一个抽象类	一个类可以实现多个接口
访问修饰符	可以有各种访问修饰符	方法默认是`public`，字段默认是`public static final`
使用场景	提供部分实现，并允许子类扩展	定义行为规范，让不相关的类实现相同的行为

使用场景

使用抽象类：当类之间存在继承关系，并且希望提供部分通用的实现，同时强制子类实现某些行为时，使用抽象类。抽象类适合描述“是什么”的关系。
例如，Animal类可以作为一个抽象类，因为所有动物都有一些共同的行为，但具体的行为由不同的动物种类实现。
使用接口：当希望定义一组不相关类都必须实现的方法，而不关心这些类之间的继承关系时，使用接口。接口适合描述“能做什么”的关系。
例如，Flyable接口可以用来表示“会飞的能力”，不论是鸟类、昆虫还是飞行器，都可以实现这个接口。

通过理解抽象类和接口的区别及其使用场景，开发者可以更灵活地设计Java程序，实现代码的高内聚和低耦合。