抽象类

更新时间:2024-07-23 02:24

抽象类往往用来表征对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念,是对一系列看上去不同,但是本质上相同的具体概念的抽象。

概念理解

面向对象的概念中,所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来,并不是所有的类都是用来描绘对象的,如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类。

抽象类往往用来表征对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念,是对一系列看上去不同,但是本质上相同的具体概念的抽象。

比如,在一个图形编辑软件的分析设计过程中,就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念,它们是不同的,但是它们又都属于形状这样一个概念,形状这个概念在问题领域并不是直接存在的,它就是一个抽象概念。而正是因为抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念,所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。

c#中的抽象类的特征

抽象类具有以下特性:

比较区别

与具体类比较

与接口比较

抽象类表示该类中可能已经有一些方法的具体定义,但是接口就仅仅只能定义各个方法的界面(方法名,参数列表,返回类型),并不关心具体细节。

接口是引用类型的,和抽象类的相似之处有三点:

抽象类与接口紧密相关。然而接口又比抽象类更抽象,这主要体现在它们的差别上:

抽象类里面可以有非抽象方法但接口里只能有抽象方法 声明方法的存在而不去实现它的类被叫做抽象类(abstract class),它用于要创建一个体现某些基本行为的类,并为该类声明方法,但不能在该类中实现该类的情况。不能创建abstract 类的实例。然而可以创建一个变量,其类型是一个抽象类,并让它指向具体子类的一个实例。不能有抽象构造函数或抽象静态方法。Abstract 类的子类为它们父类中的所有抽象方法提供实现,否则它们也是抽象类为。取而代之,在子类中实现该方法。知道其行为的其它类可以在类中实现这些方法。接口(interface)是抽象类的变体。在接口中,所有方法都是抽象的。多继承性可通过实现这样的接口而获得。接口中的所有方法都是抽象的,没有一个有程序体。接口只可以定义static final成员变量。接口的实现与子类相似,除了该实现类不能从接口定义中继承行为。当类实现特殊接口时,它定义(即将程序体给予)所有这种接口的方法。然后,它可以在实现了该接口的类的任何对像上调用接口的方法。由于有抽象类,它允许使用接口名作为引用变量的类型。通常的动态联编将生效。引用可以转换到接口类型或从接口类型转换,instanceof 运算符可以用来决定某对象的类是否实现了接口

运用要求

C++

标准c++没有abstract关键字,代之使用纯虚类实现类似的功能,详见词条“虚类”。

在实现接口时,常写一个抽象类,来实现接口中的某些子类所需的通用方法,接着在编写各个子类时,即可继承该抽象类来使用,省去在每个都要实现通用的方法的困扰。

C#

Java

运用实例

C++

为了让一个类成为抽象类,至少必须有一个纯虚函数。包含至少一个纯虚函数的类视为抽象类。

纯虚函数形式如下:

例如,类A有两个纯虚函数lock()、unlock()和一个虚析构函数

将函数lock()和unlock()初始化为0使它们成为纯虚函数,没有0这个初使化器,它们仅仅是虚函数。

抽象类对于提供模式、蓝图和后代类遵循的原则有用,如果遵循了蓝图的语义,后代类的行为可能按抽象类提供者和使用者所期望的那样。

通过使用抽象类,C++程序员可以提供C++组件的规范,在它的构建中指导组件的实现者。

C#

抽象类提供多个派生类共享基类的公共定义,它既可以提供抽象方法,也可以提供非抽象方法。如果派生类没有实现所有的抽象方法,则该派生类也必须声明为抽象类。另外,实现抽象方法由overriding方法来实现。

定义方法为:

Java

假设在问题领域中有一个关于Door的抽象概念,该Door具有执行两个动作open和close,此时可以通过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型,定义方式分别如下所示:

使用abstract class方式定义Door:

使用interface方式定义Door:

其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。就此看来,使用abstract class和interface没有大的区别。

但如果需求要求Door还要具有报警的功能,就能得出差别。既然open、close和alarm属于两个不同的概念,根据ISP原则应该把它们分别定义在代表这两个概念的抽象类中。

对于问题领域的理解是:AlarmDoor在概念本质上是Door,同时它有具有报警的功能。说明它又能够完成报警概念中定义的行为,所以报警概念可以通过interface方式定义。如下所示:

这种实现方式基本上能够明确的反映出对于问题领域的理解,正确的揭示设计意图。

运用意义

在面向对象方法中,抽象类主要用来进行类型隐藏。构造出一个固定的一组行为的抽象描述,但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类,而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可以操作一个抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体,因此它可以是不允许修改的;同时,通过从这个抽象体派生,也可扩展此模块的行为功能。为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle),抽象类是其中的关键所在。

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