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5.6 抽象类

如果自下而上在类的继承层次结构中上移，那么位于上层的类更具有一般性,也可能更加抽象。从某种角度看，祖先类更有一般性，人们只将它作为派生其他类的基类，而不是用来构造你想使用的特定实例。例如，考虑扩展 Employee 类层次结构。员工是一个人，学生也是一个人。下面扩展我们的类层次结构来加入类 Person和类 Student。图 5-2显示了这三个类之间的继承关系。

5-2 Person及其子类的继承图

?为什么要那么麻烦提供这样一个高层次的抽象呢?每个人都有一些属性，如姓名。学生与员工都有姓名，通过引人一个公共的超类，我们就可以把 getName 方法放在继承层次结构中更高的一层。

?现在，再增加一个 getDescription 方法，它可以返回对一个人的简短描述，例如

an employee with a salary of $50,000.00

a student majoring in computer science

?在Employee 类和 Student 类中实现这个方法很容易。但是在 Person 类中你能提供什么信息呢?除了姓名之外，Person 类对这个人一无所知。当然，可以实现 Person.getDescription()来返回一个空字符串。不过还有一个更好的方法，如果使用abstract 关键字，这样就根本不需要实现这个方法了。

?public abstract String getDescription();// no implementation required

为了提高程序的清晰性，包含一个或多个抽象方法的类本身必须被声明为抽象的

public abstract class Person{
	// ...
  public abstract String getDescription();
}

除了抽象方法之外，抽象类还可以包含字段和具体方法。例如，Person 类还保存着一个人的姓名，另外有一个返回姓名的具体方法。

public abstract class Person{

	private String name;
   public Person(String name){
    this.name = name;
  	}
  	public abstract String getDescription();
  public String getName(){
  	return name;
  }
}

提示:有些程序员认为，在抽象类中不能包含具体方法。建议尽量将通用的字段和方法(不管是否为抽象类)放在超类 (不管是否为抽象类) 中。

?抽象方法相当于子类中实现的具体方法的占位符。扩展一个抽象类时，可以有两种选择。一种是在子类中保留抽象类中的部分或所有抽象方法仍未定义，这样就必须将子类也标记为抽象类;另一种做法是定义全部方法，这样一来，子类就不再是抽象的。

?例如，我们将定义Student类来扩展抽象Person类，并实现 getDescription方法。由于在Student 类中不再含有抽象方法，所以不需要将这个类声明为抽象类。

?即使不含抽象方法，也可以将类声明为 abstract。

?抽象类不能实例化。也就是说，如果将一个类声明为 abstract，就不能创建这个类的对

象。例如，以下表达式

new Person("Vince Vu")

是错误的，但可以创建具体子类的对象。

?需要注意，仍然可以创建一个抽象类的对象变量 (Object variable)，但是这样一个变量只能引用非抽象子类的对象。例如，

Person p = new Student("Vince Vu"，"Economics");

?这里的p是抽象类型 Person 的一个变量，它引用了非抽象子类 Student 的一个实例。

C++注释:在C+ 中，抽象方法称为纯虚函数 (pure virtual function)，要在末尾用=0标记，例如:

class Person // C++

{

public:

?virtual string getDescription()= 0;

?// ...

} ;

如果至少有一个纯虚函数，这个C++ 类就是抽象类。在C++ 中，没有用于表示抽象类的特殊关键字。

下面定义一个扩展抽象类 Person 的具体子类 Student:

public class Student extends Person{

	private String major;

	public Student(String name, String major){
      
		super(name);
      this.major = major;
    
    }


	public String getDescription(){
    	return "a student majoring in "+ major;
    }
}

Student 类定义了 getDescription 方法。因此，在 Student 类中的全部方法都是具体的，这个类不再是抽象类

?程序清单5-8 中的程序中定义了抽象超类 Person (见程序清单 5-9)和两个具体子类Employee(见程序清单 5-10)及 Student (见程序清单5-11)。下面用员工和学生对象填充一个Person引用数组。

var people = new Person[2];

people[0] = new Employee(" ... ");

people[1] = new Student(" ... ");

然后，输出这些对象的姓名和描述:

for( Person p : people)

?System.out.println(p.getName() + ", " + p.getDescription());

有些人可能对下而这个调用感到困惑

p.getDescrption()

?这不是调用了一个没有定义的方法吗?要记住，由于不可能构造抽象类 Person 的对象所以变量p永远不会引用Person 对象，而总是引用一个具体子类(如Employee 或 Student)的对象。这些对象中都定义了getDescription 方法。

?是否可以干脆省略 Person超类中的抽象方法，而仅在 Employee和 Student 子类中定义getDescription 方法呢?如果这样做，就不能在变量p 上调用 getDescription 方法了。编译器只

允许调用在类中声明的方法。

?在Java 程序设计语言中，抽象方法是一个重要的概念。在接口(interface) 中将会看到更多的抽象方法。有关接口的更多信息请参见第6章。

程序清单5-8 abstractClasses/PersonTest.java

package abstractClasses;

/**
 * This program demonstrates abstract classes.
 * @version 1.01 2004-02-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PersonTest
{
   public static void main(String[] args)
   {
      var people = new Person[2];

      // fill the people array with Student and Employee objects
      people[0] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);
      people[1] = new Student("Maria Morris", "computer science");

      // print out names and descriptions of all Person objects
      for (Person p : people)
         System.out.println(p.getName() + ", " + p.getDescription());
   }
}

程序清单5-9 abstractClasses/Person.java

package abstractClasses;

public abstract class Person
{
   public abstract String getDescription();
   private String name;

   public Person(String name)
   {
      this.name = name;
   }

   public String getName()
   {
      return name;
   }
}

程序清单5-10 abstractClasses/Employee.java

package abstractClasses;

import java.time.*;

public class Employee extends Person
{
   private double salary;
   private LocalDate hireDay;

   public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
   {
      super(name);
      this.salary = salary;
      hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
   }

   public double getSalary()
   {
      return salary;
   }

   public LocalDate getHireDay()
   {
      return hireDay;
   }

   public String getDescription()
   {
      return "an employee with a salary of $%.2f".formatted(salary);
   }

   public void raiseSalary(double byPercent)
   {
      double raise = salary * byPercent / 100;
      salary += raise;
   }
}

程序清单5-11 abstractClasses/Student.java

package abstractClasses;

public class Student extends Person
{
   private String major;

   /**
    * @param name the student's name
    * @param major the student's major
    */
   public Student(String name, String major)
   {
      // pass name to superclass constructor
      super(name);
      this.major = major;
   }

   public String getDescription()
   {
      return "a student majoring in " + major;
   }
}