Что такое абстрактные классы и методы в Java
Абстрагирование – это процесс, в ходе которого от пользователя скрываются многие детали реализации, а предоставляются только те детали, которые действительно важны. Так удаётся сфокусироваться на том, что делает объект, а не как он это делает.
В Java абстрактные классы и методы – это основные инструменты для реализации абстракций. Абстрактные классы служат шаблонами для создания субклассов, а абстрактные методы можно сравнить с чертежами, описывающими поведение этих субклассов.
Если вы новичок в Java или хотите освежить знания о том, чем отличаются абстрактные классы или интерфейсы, то можете почитать руководство и на эту тему: Difference Between Interface and Abstract class in Java.
Абстрактные классы
Определение синтаксиса абстрактных классов в Java
Абстрактным называется такой класс, экземпляр которого нельзя создать сам по себе – он служит основой для других классов. При объявлении такого класса в его определении ставится ключевое слово abstract .
public abstract class Shape < // class body >Обратите внимание: абстрактные классы могут содержать как абстрактные, так и неабстрактные методы, а также переменные экземпляров, конструкторы и другие члены. Правда, напрямую инстанцировать абстрактные классы нельзя, а это означает, что их не получится напрямую использовать для создания объектов.
Различия между абстрактными и конкретными классами
Для абстрактных классов (в отличие от конкретных) нельзя напрямую создавать экземпляры. Напротив, абстрактные классы непосредственно предназначены для того, чтобы их расширяли другие классы, которые затем могут реализовывать абстрактные методы и наследовать неабстрактные члены и поведение абстрактного класса.
Кроме того, у абстрактных классов могут быть конструкторы, но их нельзя вызывать прямо из субклассов. Напротив, конструктор конкретного субкласса обязан явно вызывать конструктор соответствующего суперкласса. Для этого вызывается либо super() , либо конкретный конструктор суперкласса.
Когда использовать абстрактные классы: пример
Абстрактные классы часто применяются для определения общего интерфейса или такого поведения, которое может совместно использоваться сразу множеством субклассов. Например, представьте, что вы проектируете игру, в которой используются различные фигуры – скажем, круги, квадраты и треугольники. У всех этих фигур есть определённые общие свойства, например, периметр и площадь. Но у них могут быть и уникальные характеристики, такие как количество сторон и радиус.
Чтобы представить эти фигуры в вашей игре, можно создать абстрактный класс Shape, определяющий общее поведение для всех фигур:
public abstract class Shape < protected int x, y; public Shape(int x, int y) < this.x = x; this.y = y; >public abstract double getArea(); public abstract double getPerimeter(); >В этом примере класс Shape содержит переменные экземпляра для координат x и y некоторой фигуры, а также абстрактные методы для вычисления площади и периметра. Определяя эти методы как абстрактные, мы позволяем каждому конкретному субклассу реализовать их по-своему.
Например, можно было бы создать субкласс Circle , расширяющий класс Shape и реализующий собственные версии методов getArea() и getPerimeter() :
public class Circle extends Shape < private double radius; public Circle(int x, int y, double radius) < super(x, y); this.radius = radius; >public double getArea() < return Math.PI * radius * radius; >public double getPerimeter() < return 2 * Math.PI * radius; >> Аналогично, можно было бы создать субклассы Square и Triangle , также реализующие собственные версии методов getArea() и getPerimeter() , в то же время наследующие координаты x и y от суперкласса Shape .
Используя абстрактные классы таким образом, мы создаём гибкую и расширяемую систему, позволяющую представлять в нашей игре различные фигуры, в то же время выдерживая общий интерфейс для всех субклассов, обеспечивающий общность их поведения.
Абстрактные методы
Определение и синтаксис абстрактных методов в Java
Абстрактным называется такой метод, который объявляется, но не предоставляет реализации. Он объявляется при помощи ключевого слова abstract, присутствующего в сигнатуре этого метода, и это ключевое слово обязательно должно быть включено в абстрактный класс.
public abstract double getArea();Обратите внимание: в абстрактных методах нет тела, но они могут содержать возвращаемый тип, параметры и модификаторы. Ответственность за реализацию абстрактного метода ложится на конкретные субклассы, расширяющие абстрактный класс.
Правила и ограничения при работе с абстрактными методами
Существует несколько правил и ограничений, применимых к абстрактным методам в Java:
- Абстрактный метод не может быть объявлен как final или private.
- Абстрактный метод обязательно должен объявляться внутри абстрактного класса.
- Конкретный субкласс, расширяющий абстрактный класс, обязательно должен предоставлять реализацию для всех его унаследованных абстрактных методов.
Мы уже определили абстрактный класс Shape , содержащий абстрактные методы для вычисления площади и периметра фигуры:
public abstract class Shape < protected int x, y; public Shape(int x, int y) < this.x = x; this.y = y; >public abstract double getArea(); public abstract double getPerimeter(); >Чтобы создать конкретный субкласс Shape , необходимо реализовать следующие абстрактные методы:
public class Circle extends Shape < private double radius; public Circle(int x, int y, double radius) < super(x, y); this.radius = radius; >public double getArea() < return Math.PI * radius * radius; >public double getPerimeter() < return 2 * Math.PI * radius; >>В данном примере класс Circle реализует методы getArea() и getPerimeter() при помощи собственных уникальных формул для расчёта площади круга и периметра окружности.
Аналогично, можно было бы создать субклассы Square и Triangle , реализующие собственные версии методов getArea() и getPerimeter().
Используя абстрактные методы в сочетании с абстрактными классами, можно предоставить общий интерфейс для вычисления площади и периметра различных фигур, в то же время позволяя каждому конкретному субклассу по-своему реализовывать эти методы.
Наилучшие практики
Работая с абстрактными классами и методами в Java, нужно держать в уме некоторые наилучшие практики. Вот некоторые рекомендации, которые помогут вам эффективно пользоваться этими мощными инструментами:
- Пользуйтесь абстрактными классами, чтобы моделировать иерархии взаимосвязанных классов: при помощи абстрактных классов очень удобно представить группу таких взаимосвязанных классов, которые совместно используют некий общий функционал. Создавая абстрактный класс, который определяет общие методы и свойства, вы тем самым избегаете дублирования, повышаете модульность вашего кода и облегчаете его поддержку.
- Пользуйтесь абстрактными методами, чтобы определять общее поведение: абстрактные методы полезны в тех случаях, когда требуется навязать конкретное поведение сразу для множества субклассов. Определяя абстрактный метод в абстрактном классе, вы можете гарантировать, что все субклассы (каждый по-своему) будут реализовывать одно и то же поведение.
- Не переборщите с абстрактными классами и методами: притом, что абстрактные классы и методы могут быть довольно мощными, важно не прибегать к ним сверх меры. Вообще, следует создавать абстрактный класс или метод только в том случае, когда на то есть явная причина. Если слишком активно ими пользоваться, то код может излишне усложниться, и его станет тяжелее поддерживать.
- Придерживайтесь соглашений об именованиях: подбирая имена для абстрактных классов и методов, важно придерживаться стандартных соглашений об именованиях, действующих в Java. Именем абстрактного класса должно быть абстрактное существительное (напр., “Shape”), а имена абстрактных методов должны быть глаголами (напр. “draw”).
- Документируйте ваш код: как и при работе с любым кодом, абстрактные классы и методы важно документировать, чтобы они были понятнее другим разработчикам. Снабжайте код чёткими и краткими комментариями, которые поясняли бы смысл поведения каждого класса и метода, а также их назначение.
Заключение
Итак, абстрактные классы и методы – это мощные инструменты для реализации абстракций в Java. Умело пользуясь ими, вы сможете создавать более модульный и удобный в поддержке код, который проще понимать и расширять. Если вы моделируете иерархии взаимосвязанных классов или определяете общее поведение, которое должно реализовываться сразу во множестве субклассов, то вам в этом могут особенно помочь абстрактные классы и методы. Пользуясь рекомендованными практиками, рассмотренными выше, вы сможете освоить этот важный аспект программирования на Java.
Часто задаваемые вопросы
• Могут ли у абстрактных классов быть конструкторы?
Да, у абстрактных классов могут быть конструкторы. Правда, их нельзя напрямую инстанцировать, поэтому их конструкторы обычно вызываются конструкторами их субклассов.
• Могут ли абстрактные классы реализовывать интерфейсы?
Да, абстрактные классы могут реализовывать интерфейсы, это могут делать вообще любые классы. Эта возможность может пригодиться, если вы хотите предоставить некое общее поведение сразу для нескольких классов, так, чтобы они реализовывали один и тот же интерфейс.
• Могут ли абстрактные методы быть статическими?
Нет, абстрактные методы не могут быть статическими, так как для их работы требуется вызвать экземпляр класса. Правда, статические методы могут вызывать абстрактные методы, если они реализованы в конкретных субклассах.
• Могут ли абстрактные классы быть финальными?
Нет, абстрактные классы не могут быть финальными, так как они предназначены именно для расширения субклассами. Если сделать абстрактный класс финальным, то такое расширение будет исключено.
• Когда следует использовать абстрактные классы вместо интерфейсов?
Абстрактные классы хорошо вам подойдут, если вы хотите предоставить некоторый общий функционал для множества классов, входящих в общую иерархию. Интерфейсы лучше подходят для определения такого набора, методы из которого разные классы могут реализовывать независимо. Правило такое: пользуйтесь абстрактными классами, когда хотите предоставить базовую реализацию для группы взаимосвязанных классов. Интерфейсы уместнее, когда нужно определить группу методов для реализации разрозненными классами, в каждом по-своему.
- Блог компании Издательский дом «Питер»
- Java
- Совершенный код
- ООП
Что такое абстрактный класс в java
Кроме обычных классов в Java есть абстрактные классы . Абстрактный класс похож на обычный класс. В абстрактном классе также можно определить поля и методы, но в то же время нельзя создать объект или экземпляр абстрактного класса. Абстрактные классы призваны предоставлять базовый функционал для классов-наследников. А производные классы уже реализуют этот функционал.
При определении абстрактных классов используется ключевое слово abstract :
public abstract class Human < private String name; public String getName() < return name; >>
Но главное отличие состоит в том, что мы не можем использовать конструктор абстрактного класса для создания его объекта. Например, следующим образом:
Human h = new Human();
Кроме обычных методов абстрактный класс может содержать абстрактные методы . Такие методы определяются с помощью ключевого слова abstract и не имеют никакой реализации:
public abstract void display();
Производный класс обязан переопределить и реализовать все абстрактные методы, которые имеются в базовом абстрактном классе. Также следует учитывать, что если класс имеет хотя бы один абстрактный метод, то данный класс должен быть определен как абстрактный.
Зачем нужны абстрактные классы? Допустим, мы делаем программу для обслуживания банковских операций и определяем в ней три класса: Person, который описывает человека, Employee, который описывает банковского служащего, и класс Client, который представляет клиента банка. Очевидно, что классы Employee и Client будут производными от класса Person, так как оба класса имеют некоторые общие поля и методы. И так как все объекты будут представлять либо сотрудника, либо клиента банка, то напрямую мы от класса Person создавать объекты не будем. Поэтому имеет смысл сделать его абстрактным.
public class Program < public static void main(String[] args) < Employee sam = new Employee("Sam", "Leman Brothers"); sam.display(); Client bob = new Client("Bob", "Leman Brothers"); bob.display(); >> abstract class Person < private String name; public String getName() < return name; >public Person(String name) < this.name=name; >public abstract void display(); > class Employee extends Person < private String bank; public Employee(String name, String company) < super(name); this.bank = company; >public void display() < System.out.printf("Employee Name: %s \t Bank: %s \n", super.getName(), bank); >> class Client extends Person < private String bank; public Client(String name, String company) < super(name); this.bank = company; >public void display() < System.out.printf("Client Name: %s \t Bank: %s \n", super.getName(), bank); >>
Другим хрестоматийным примером является система геометрических фигур. В реальности не существует геометрической фигуры как таковой. Есть круг, прямоугольник, квадрат, но просто фигуры нет. Однако же и круг, и прямоугольник имеют что-то общее и являются фигурами:
// абстрактный класс фигуры abstract class Figure < float x; // x-координата точки float y; // y-координата точки Figure(float x, float y)< this.x=x; this.y=y; >// абстрактный метод для получения периметра public abstract float getPerimeter(); // абстрактный метод для получения площади public abstract float getArea(); > // производный класс прямоугольника class Rectangle extends Figure < private float width; private float height; // конструктор с обращением к конструктору класса Figure Rectangle(float x, float y, float width, float height)< super(x,y); this.width = width; this.height = height; >public float getPerimeter() < return width * 2 + height * 2; >public float getArea() < return width * height; >>
Абстрактные классы и методы
Класс, содержащий абстрактные методы, называется абстрактным классом. Такие классы помечаются ключевым словом abstract.
Абстрактный метод не завершён. Он состоит только из объявления и не имеет тела:
abstract void yourMethod();
По сути, мы создаём шаблон метода. Например, можно создать абстрактный метод для вычисления площади фигуры в абстрактном классе Фигура. А все другие производные классы от главного класса могут уже реализовать свой код для готового метода. Ведь площадь у прямоугольника и треугольника вычисляется по разным алгоритмам и универсального метода не существует.
Если вы объявляете класс, производный от абстрактного класса, но хотите иметь возможность создания объектов нового типа, вам придётся предоставить определения для всех абстрактных методов базового класса. Если этого не сделать, производный класс тоже останется абстрактным, и компилятор заставит пометить новый класс ключевым словом abstract.
Можно создавать класс с ключевым словом abstract даже, если в нем не имеется ни одного абстрактного метода. Это бывает полезным в ситуациях, где в классе абстрактные методы просто не нужны, но необходимо запретить создание экземпляров этого класса.
В тоже время абстрактный класс не обязательно должен иметь только абстрактные методы. Напомню ещё раз, что если класс содержит хотя бы один абстрактный метод, то он обязан быть сам абстрактным.
Создавать объект на основе абстрактного класса нельзя.
// нельзя. даже не пытайтесь AbstractClass abstractClass = new AbstractClass();
Абстрактный класс не может содержать какие-либо объекты, а также абстрактные конструкторы и абстрактные статические методы. Любой подкласс абстрактного класса должен либо реализовать все абстрактные методы суперкласса, либо сам быть объявлен абстрактным. Короче, я сам запутался. Пойду лучше кота поглажу.
Я вернулся. Давайте напишем пример для абстрактного класса.
Допустим, мы хотим создать абстрактный класс СферическийКонь и не менее идиотский класс СферическийКоньВВакууме, наследующий от первого класса.
package ru.alexanderklimov.expresscourse; public abstract class SphericalHorse < // абстрактный метод ржать() abstract void neigh(); // абстрактный класс может содержать и обычный метод void gallop() < System.out.println("Куда прёшь?"); >> class SphericalHorseInVacuum extends SphericalHorse
Когда вы напишете такой код, то студия подчеркнёт второй класс красной волнистой линией и предложит реализовать обязательный метод, который определён в абстрактном классе.
Соглашаемся и дописываем в созданную заготовку свой код для метода.
@Override void neigh()
В главной активности напишем код для щелчка кнопки.
public void onClick(View view) < SphericalHorseInVacuum horse = new SphericalHorseInVacuum(); horse.neigh(); // на основе абстрактного метода horse.gallop(); // обычный метод >
Обратите внимание, что абстрактный класс может содержать не только абстрактные, но и обычные методы.
Раннее мы создавали класс Фигура, у которого был метод вычисления площади фигуры. Метод ничего не делал, так как невозможно вычислить площадь неизвестной фигуры. Поэтому, этот метод можно сделать абстрактным, а в классах, производных от Фигуры, переопределить данный метод.
// абстрактный класс Фигура abstract class Figure < double dim1; double dim2; Figure(double a, double b) < dim1 = a; dim2 = b; >// абстрактный метод для вычисления площади abstract double area(); > // Клас Треугольник class Triangle extends Figure < Triangle(double a, double b) < super(a, b); >// переопределяем метод double area() < return dim1 * dim2 / 2; >> // В активности public void onClick(View view) < // Figure figure = new Figure(10, 10); // так нельзя Triangle triangle = new Triangle(10, 8); Figure figure; // так можно, так как объект мы не создаем figure = triangle; mInfoTextView.append("Площадь равна " + figure.area()); >
Фигура — это абстрактное понятие и мы не можем создать универсальный метод для вычисления площади. Поэтому мы создаём другой класс Треугольник и пишем код, вычисляющий площадь треугольника (загляните в учебник геометрии). Также вы можете создать новый класс Прямоугольник и написать свой код для вычисления площади этой фигуры.
Вам вряд ли придётся часто создавать абстрактные классы для своих приложений, но встречаться с ними вы будете постоянно, например, классы AsyncTask, Service и др.
Кот — понятие тоже абстрактное. А вот ваш любимец Васька или Мурзик уже конкретный шерстяной засранец. По запросу «abstract cat» мне выдало такую картинку. Всегда интересовал вопрос, где художники берут такую травку? (это был абстрактный вопрос).
#16 – Абстрактные классы и методы
Помимо обычных классов вы можете создавать абстрактные классы, что будут описывать лишь базовый функционал. На их основе нельзя создать объекты, но зато в них можно прописать абстрактные методы. Что такое абстрактные классы, как их использовать и зачем они нужны – обо всем этом поговорим в уроке.
Видеоурок
Абстрактные классы очень схожи с обычными классами в Java. Единственное отличие заключаются в том, что абстрактный класс ничего не реализует. Внутри него можно лишь указать все методы и поля, которые необходимо реализовывать во всех классах наследниках.
Для создания абстрактного классов используется ключевое слово abstract :
public abstract class Person < private float height; private String name; // Нет никакой реализации, лишь описание методов public float getHeight() < return height; >public abstract String getName(); >В абстрактном классе можно создать методы как в интерфейсах или же можно прописать абстрактные методы, что ничего из себя не представляют. Для создания абстрактного метода используйте ключевое слово abstract перед указанием типа данных.
Классы наследники от абстрактного класса должны реализовывать все методы абстрактного класса, иначе компилятор будет выдавать ошибки.
Подобные классы полезны, ведь можно указать лишь общий функционал, что должен присутствовать во всех классах наследниках, но при этом какая именно будет реализация нам не известно.
Весь код будет доступен после подписки на проект!