java中的抽象类

由于多态的存在，每个子类都可以覆写父类的方法，例如：

class Person {
    public void run() { … }
}

class Student extends Person {
    @Override
    public void run() { … }
}

class Teacher extends Person {
    @Override
    public void run() { … }
}

从Person类派生的Student和Teacher都可以覆写run()方法。

如果父类Person的run()方法没有实际意义，能否去掉方法的执行语句？

class Person {
    public void run(); // Compile Error!
}

答案是不行，会导致编译错误，因为定义方法的时候，必须实现方法的语句。

能不能去掉父类的run()方法？

答案还是不行，因为去掉父类的run()方法，就失去了多态的特性。例如，runTwice()就无法编译：

public void runTwice(Person p) {
    p.run(); // Person没有run()方法，会导致编译错误
    p.run();
}

如果父类的方法本身不需要实现任何功能，仅仅是为了定义方法签名，目的是让子类去覆写它，那么，可以把父类的方法声明为抽象方法：

class Person {
    public abstract void run();
}

把一个方法声明为abstract，表示它是一个抽象方法，本身没有实现任何方法语句。因为这个抽象方法本身是无法执行的，所以，Person类也无法被实例化。编译器会告诉我们，无法编译Person类，因为它包含抽象方法。

必须把Person类本身也声明为abstract，才能正确编译它：

abstract class Person {
    public abstract void run();
}

抽象类

如果一个class定义了方法，但没有具体执行代码，这个方法就是抽象方法，抽象方法用abstract修饰。

因为无法执行抽象方法，因此这个类也必须申明为抽象类（abstract class）。

使用abstract修饰的类就是抽象类。我们无法实例化一个抽象类：

Person p = new Person(); // 编译错误

无法实例化的抽象类有什么用？

因为抽象类本身被设计成只能用于被继承，因此，抽象类可以强迫子类实现其定义的抽象方法，否则编译会报错。因此，抽象方法实际上相当于定义了“规范”。

例如，Person类定义了抽象方法run()，那么，在实现子类Student的时候，就必须覆写run()方法：

// abstract class
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Student();
        p.run();
    }
}

abstract class Person {
    public abstract void run();
}

class Student extends Person {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Student.run");
    }
}

面向抽象编程
当我们定义了抽象类Person，以及具体的Student、Teacher子类的时候，我们可以通过抽象类Person类型去引用具体的子类的实例：

Person s = new Student();
Person t = new Teacher();

这种引用抽象类的好处在于，我们对其进行方法调用，并不关心Person类型变量的具体子类型：

// 不关心Person变量的具体子类型:
s.run();
t.run();

同样的代码，如果引用的是一个新的子类，我们仍然不关心具体类型：

// 同样不关心新的子类是如何实现run()方法的：
Person e = new Employee();
e.run();

这种尽量引用高层类型，避免引用实际子类型的方式，称之为面向抽象编程。

面向抽象编程的本质就是：

  1. 上层代码只定义规范（例如：abstract class Person）；
  2. 不需要子类就可以实现业务逻辑（正常编译）；
  3. 具体的业务逻辑由不同的子类实现，调用者并不关心。
上层代码只定义规范（例如：abstract class Person）

在面向抽象编程中，上层代码的职责是定义规范或接口，而不是具体的实现。抽象类（abstract class）或者 接口（interface）用于定义规范，包含方法的声明，但不提供具体的实现。例如：

abstract class Person {
    public abstract void speak();
}

在这个例子中，Person 是一个抽象类，speak 是一个抽象方法。抽象类不能被直接实例化，它仅仅定义了子类必须实现的规范。

不需要子类就可以实现业务逻辑（正常编译）

这里的意思是，上层代码不需要依赖具体的子类来实现业务逻辑。上层代码只关心抽象类或接口所定义的规范，它并不关心具体的子类如何实现这些方法。上层代码通常只需要调用抽象方法，而不需要关注具体的子类实现，从而达到解耦。

例如，假设上层代码需要一个 Person 类型的对象，但是它并不关心这个 Person 是如何实现 speak() 方法的：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Teacher();  // 可以直接用 Teacher 类来实现
        person.speak();  // 这行代码不关心 Teacher 类如何实现 speak 方法
    }
}

在上面的例子中，Main 类并不关心 Teacher 是如何实现 speak 方法的，它只关心 Person 类的定义和接口。Teacher 类提供了 speak 的具体实现，调用者可以使用 Teacher 类，而编译时代码依赖的是 Person 类的规范。

具体的业务逻辑由不同的子类实现，调用者并不关心

具体的业务逻辑实现由子类来完成，而上层代码并不关心业务逻辑的细节。不同的子类可以根据具体需求来实现不同的业务逻辑，而调用者则只需要依赖接口或抽象类的规范。

例如，Person 类有多个不同的子类，每个子类实现了自己的 speak 方法：

class Teacher extends Person {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("I am a teacher, I teach.");
    }
}

class Student extends Person {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("I am a student, I learn.");
    }
}

在上面的例子中，Teacher 和 Student 都是 Person 的子类，每个子类都实现了 speak 方法，但具体的实现内容不同。上层代码只需要关注 Person 类型的引用，而不需要关心具体是哪一个子类，哪个方法被调用，子类的实现细节对它来说是透明的。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person teacher = new Teacher();
        Person student = new Student();
        teacher.speak();  // 输出 "I am a teacher, I teach."
        student.speak();  // 输出 "I am a student, I learn."
    }
}

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