Java 中的抽象与接口

抽象方法和抽象类(abstract)

抽象方法和抽象类使用 abstract 来定义，有抽象方法的类必须被定义为抽象类，抽象类里可以没有抽象方法；

抽象方法：只有方法签名，没有方法体的方法；

抽象类不能被实例化，也就是不能通过new关键字去产生对象，只能被继承，但是可以定义变量，任何继承了抽象类的非抽象类的对象可以给这个变量赋值；

抽象类的子类必须实现抽象类里的所有抽象方法，否则这个子类还是抽象类；

抽象类可以包含成员变量、方法(普通方法和抽象方法)、构造器(并不用于创建对象，而是让子类调用，从而完成属于抽象类的初始化操作)、初始化块、内部类(接口、枚举)。

抽象类的作用

抽象类是从多个具有相同特征的具体类中抽象出来的父类，以这个父类作为子类的模板，可以避免子类设计的随意性。

模板方法模式(Template Method)

1. 模板方法模式是由抽象父类控制顶级逻辑，并把某些操作的实现推迟到子类去实现。 
2. 如果编写一个抽象父类，父类将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现，并把不能实现的部分抽成抽象方法，留给其子类去实现，不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法，从而对剩余的逻辑有不同的实现，这种模式就叫模板方法模式。

具体例子：

SpeedMeter - class

上面定义了一个抽象的SpeedMeter类，用来计算车速。该类定义了两个子类通用的方法——设置转速的方法setTurnRate()和计算车速的方法getSpeed()，getSpeed()方法需要知道车轮的半径，但SpeedMeter并不知道车轮的半径，所以将其抽象成抽象方法，交由子类来实现。

CarSpeedMeter - class

BicycleSpeedMeter - class

上面定义了CarSpeedMeter类和BicycleSpeedMeter类，它们均继承自SpeedMeter类，并实现了其父类中的抽象方法getRadius()，其中CarSpeedMeter类的半径是0.31m，BicycleSpeedMeter类的半径是0.33m。

Test - class

上面定义了一个测试类，分别创建了CarSpeedMeter类和BicycleSpeedMeter类的对象，并分别设置它们的转速，最后打印它们各自的车速。

运行结果：

Result

模板方法模式(Template Method)的应用场景

具有统一的操作步骤或操作过程
具有不同的操作细节
存在多个具有同样操作步骤的应用场景，但某些具体的操作细节却各不相同

接口(interface)

接口里可以包含成员变量、方法、内部类(包括内部接口和枚举)，不能有构造器和初始化块；

接口里的成员变量必须初始化(即必须赋初值)，且均为静态常量(即此值一旦赋值便不能再更改，系统会自动为成员变量添加static和final修饰符，故可以省略)；

接口里的方法只能为抽象方法(没有方法体)、类方法(必须使用static修饰，有方法体，Java 8及以上版本支持)、默认方法(必须使用default修饰，有方法体，Java 8及以上版本支持)；

一个接口可以从多个接口得到继承(即接口允许多继承，类只能单继承)，但不允许接口从类得到继承(即接口只能继承接口)；

接口不能被实例化。

接口的语法格式

[修饰符] interface 接口名 { 定义零到多个常量... 定义零到多个抽象方法... 定义零到多个内部类、接口、枚举... 定义零到多个默认方法、类方法(Java 8+)... }
修饰符可以是public或者省略，省略的话默认为default(即包权限)。

接口的用途

定义变量，也可以用于进行强制类型转换
调用接口中定义的常量
被其它类实现

实现接口

1. 一个类只能继承一个类，但可以实现(implements)一个或多个接口(即单继承，多实现)；
2. 一个类实现接口后，必须实现接口里的所有抽象方法，否则这个类就成为一个抽象类。

简单工厂模式(Simple Factory Pattern)

1. 简单工厂模式，又叫静态工厂方法(Static Factory Method)模式；
2. 简单工厂模式是由一个工厂对象根据传入的参数，动态地决定创建出哪一种产品类的实例(这产品类往往继承自同一个父类或实现了同一个接口)。

简单工厂模式包含的角色及职责

工厂(Creator)角色
简单工厂模式的核心，它负责实现创建所有实例的内部逻辑。工厂类创建产品类的方法可以被外界直接调用，创建所需的产品对象。
抽象产品(Product)角色
简单工厂模式所创建的所有对象的父类(父类可以是接口或抽象类)，它负责描述所有实例所共有的公共接口。
具体产品(Concrete Product)角色
简单工厂模式所创建的具体实例对象。

具体例子：

Printer - interface

上面定义了一个Printer接口，在其内部定义了三个抽象方法。

HPPrinter - class

上面定义了一个HPPrinter类，其实现了Printer接口并重写了Printer接口的全部抽象方法。

CanonPrinter - class

上面定义了一个CanonPrinter 类，其实现了Printer接口并重写了Printer接口的全部抽象方法。

PrinterFactory - class

上面定义了一个PrinterFactory类，其有一个返回值类型为Printer的静态方法，根据用户传入的不同参数创建不同的实例。

Test - class

上面定义了一个测试类，用来测试程序。

运行结果：

Result 1

Result 2

从上面的运行结果可以看到，当用户输入不同的参数时，会得到不同的打印机。

简单工厂模式的优缺点

优点：
工厂类是整个模式的关键所在。它包含必要的判断逻辑，能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。用户在使用时可以直接根据工厂类去创建所需的实例，而无需了解这些对象是如何创建以及如何组织的。这有利于整个软件体系结构的优化。
缺点：
由于工厂类集中了所有实例的创建逻辑，将全部创建逻辑集中到了一个工厂类中，导致没有很高的内聚性；同时，工厂类违反了开闭原则，它所能创建的类只能是事先考虑到的，如果需要添加新的类，那就需要改变工厂类了。

参考资料：