以Java抽象为中心的程序设计

Java是一门广泛使用的编程语言。其中一个最强大的特性就是抽象概念。抽象是将同一类事物的共性抽象出来形成类或接口，然后由具体的类和接口去实现。以Java抽象为中心的程序设计可以提供可维护和可扩展的代码，同时提高代码的可读性和可理解性。

一、抽象的重要性

抽象是一种将同一类事物的共性抽象出来形成类或接口的编程方法。

通过使用Java的抽象，我们可以将代码分离成逻辑单元，更容易理解和使用，使代码更加可维护和可扩展。

下面是一个抽象类的示例：

abstract class Animal {
    String name;
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
    abstract void makeSound(); // 抽象方法
}

class Cat extends Animal {
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }
    public void makeSound() {
        System.out.println(name + " 喵喵叫");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }
    public void makeSound() {
        System.out.println(name + " 汪汪叫");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal cat = new Cat("小猫");
        Animal dog = new Dog("小狗");
        cat.makeSound();
        dog.makeSound();
    }
}

二、抽象类和接口

Java提供了两种实现抽象的方法：抽象类和接口。在实际使用中，我们需要根据具体情况选择怎样使用。

1. 抽象类

抽象类是一种不能被实例化的类，用于定义子类的共性特征和行为。它可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法只有声明，没有实现。

下面是一个使用抽象类的示例：

abstract class Shape {
    abstract double area(); // 抽象方法
}

class Circle extends Shape {
    double r;

    public Circle(double r) {
        this.r = r;
    }

    double area() {
        return Math.PI * r * r;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    double width, height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    double area() {
        return width * height;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape s1 = new Circle(2);
        System.out.println("圆的面积：" + s1.area());

        Shape s2 = new Rectangle(3, 4);
        System.out.println("矩形的面积：" + s2.area());
    }
}

2. 接口

接口是一种定义行为的规范，其中包含方法声明但不能有方法体。一个类可能会实现多个接口。

下面是一个使用接口的示例：

interface Writer {
    void write();
}

class Pen implements Writer {
    public void write() {
        System.out.println("用笔写字");
    }
}

class Pencil implements Writer {
    public void write() {
        System.out.println("用铅笔写字");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Writer pen = new Pen();
        Writer pencil = new Pencil();

        pen.write();
        pencil.write();
    }
}

三、多态

多态是指同一个方法调用在不同的对象上有不同的行为。Java通过使用抽象类和接口实现多态。

下面是一个使用多态的示例：

abstract class Shape {
    abstract double area();
}

class Circle extends Shape {
    double r;

    public Circle(double r) {
        this.r = r;
    }

    double area() {
        return Math.PI * r * r;
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    double width, height;

    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    double area() {
        return width * height;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape s1 = new Circle(2);
        Shape s2 = new Rectangle(3, 4);

        System.out.println("圆的面积：" + s1.area());
        System.out.println("矩形的面积：" + s2.area());
    }
}