集合框架概述

一、抽象类（Abstract Class）

1. 基本特性

使用abstract关键字声明
可以包含抽象方法和具体方法
不能直接实例化（不能new）
可以包含成员变量、构造方法、普通方法

2. 语法结构

java

public abstract class Animal {
    // 成员变量
    protected String name;
    
    // 构造方法
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    // 抽象方法（无实现）
    public abstract void makeSound();
    
    // 具体方法
    public void eat() {
        System.out.println(name + "正在吃东西");
    }
}

3. 使用要点

抽象方法：没有方法体，必须用abstract修饰
子类要求：非抽象子类必须实现所有抽象方法
构造方法：虽然不能实例化，但可以有构造方法供子类调用
访问控制：抽象方法不能用private修饰（因为需要子类实现）

4. 适用场景

多个相关类共享代码和关系
需要定义子类的共同行为规范
需要包含非public的成员和方法
需要定义非static、非final的成员变量

二、接口（Interface）

1. 基本特性

Java 7及以前：纯抽象（只有抽象方法）
Java 8开始：支持默认方法（default）和静态方法
Java 9开始：支持私有方法
不能包含实例字段（只能是static final常量）
不能有构造方法

2. 语法演进

Java 7及以前

java

public interface Flyable {
    // 常量（默认public static final）
    int MAX_HEIGHT = 10000;
    
    // 抽象方法（默认public abstract）
    void fly();
}

Java 8+

java

public interface SmartDevice {
    // 抽象方法
    void turnOn();
    
    // 默认方法
    default void updateFirmware() {
        System.out.println("执行默认固件更新");
        privateMethod();
    }
    
    // 静态方法
    static void showVersion() {
        System.out.println("智能设备接口v2.0");
    }
    
    // Java 9私有方法
    private void privateMethod() {
        System.out.println("私有方法执行");
    }
}

3. 使用要点

实现要求：类实现接口必须实现所有抽象方法（默认方法可选）
多继承：一个类可以实现多个接口
接口继承：接口可以继承多个其他接口
默认冲突：当多个接口有相同默认方法时，实现类必须重写

4. 适用场景

定义不相关类的共同行为
需要多重继承的场景
作为API的定义规范
需要定义回调函数（如EventListener）

三、抽象类与接口对比

特性	抽象类	接口
关键字	abstract class	interface
方法类型	抽象方法+具体方法	Java 8前只有抽象方法，之后有默认方法和静态方法
变量	可以有各种成员变量	只能是public static final常量
构造方法	有	没有
继承/实现	单继承（extends）	多实现（implements）
设计目的	代码复用和层次化设计	定义行为规范和能力
访问控制	可以是任意访问修饰符	默认public（不能是protected/private）
多态支持	支持	支持
JDK版本影响	不受影响	功能随版本增强

四、选择原则

使用抽象类当：
- 多个相关类需要共享代码
- 需要定义非public的成员
- 需要定义非static、非final的字段
- 需要定义构造方法逻辑
使用接口当：
- 不相关的类需要实现相同的行为
- 需要多重继承
- 只关注行为规范而非实现
- 作为API定义供他人实现

组合使用：

java

// 抽象类提供基础实现
abstract class Bird extends Animal implements Flyable {
    // 既继承Animal的特性，又实现Flyable的能力
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("用翅膀飞行");
    }
}

五、最新发展（Java 8-17）

接口的增强：
- 默认方法（解决接口演化问题）
- 静态方法（工具方法）
- 私有方法（Java 9，代码复用）
接口与抽象类的界限模糊：
- 接口现在也可以有方法实现
- 但接口仍然不能有实例状态（成员变量）
record类与sealed类：
- Java 14引入record（数据载体）
- Java 15引入sealed类（受限继承）
- 这些新特性与抽象类/接口形成互补

六、设计模式中的应用

模板方法模式（抽象类典型应用）：

java

abstract class Game {
    abstract void initialize();
    abstract void startPlay();
    
    // 模板方法
    public final void play() {
        initialize();
        startPlay();
        endPlay();
    }
}

策略模式（接口典型应用）：

java

interface PaymentStrategy {
    void pay(int amount);
}

class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    public void pay(int amount) { /*...*/ }
}

适配器模式（结合使用）：

java

interface Target {
    void request();
}

abstract class Adapter implements Target {
    public void request() { /* 默认实现 */ }
}

掌握抽象类和接口的区别与适用场景，是Java面向对象设计的重要基础。随着Java版本的更新，两者的功能都在不断增强，但核心设计理念保持不变：抽象类侧重于”是什么”，接口侧重于”能做什么”。