抽象类不能实例化 它包含常量变量抽象方法和具体的方法：深入理解与应用
为什么抽象类不能被实例化？抽象类包含哪些成员？
抽象类（Abstract Class）不能被直接实例化（创建对象），这是其最核心的特性。这是因为抽象类本身是一个不完整的蓝图，它可能包含未实现的抽象方法，需要由具体的子类来提供具体的实现。抽象类存在的意义在于定义一个通用的接口和一些通用的功能，供其子类继承和扩展，而不是作为一个独立的实体来使用。
抽象类可以包含以下几种类型的成员：
- 常量（Constants）：与普通类一样，抽象类也可以定义常量，这些常量的值在程序运行期间是不可改变的。
- 变量（Variables）：抽象类可以包含实例变量（非静态成员变量）和类变量（静态成员变量）。这些变量可以被其子类继承和访问。
- 抽象方法（Abstract Methods）：这是抽象类的标志性成员。抽象方法只声明了方法的签名（返回类型、方法名、参数列表），但没有提供具体的实现。任何继承抽象类的非抽象子类都必须实现所有继承来的抽象方法。
- 具体方法（Concrete Methods）：抽象类也可以包含具有具体实现的方法。这些方法可以直接被子类调用，或者子类可以选择覆盖（override）这些方法以提供自定义的行为。
抽象类的核心概念：定义通用契约与提供基础实现
抽象类的设计哲学在于提供一个通用契约（Contract），并可能包含一些基础实现（Base Implementation）。它定义了子类应该具备的基本结构和行为，但允许子类在某些方面具有独特性。
想象一个“形状”的抽象类。我们可以定义一个表示形状的通用属性，比如颜色。同时，我们可以定义一个抽象方法 `calculateArea()`，因为不同形状（圆形、正方形、三角形）计算面积的方式是不同的，所以我们需要由具体的形状类来实现这个方法。但我们也可以定义一个具体方法 `displayColor()`，所有形状都可以通过这个方法来显示它们的颜色，这提供了一份基础的实现。
为什么需要抽象类？
引入抽象类的主要原因是为了更好地组织和管理代码，实现代码的重用和多态性。
- 代码重用：抽象类可以将一些通用的属性和方法（具体方法）放在父类中，供所有子类继承，避免了代码的重复编写。
- 强制实现：抽象方法强制子类必须提供具体的实现，确保了某些关键功能不会被遗漏。这有助于提高代码的健壮性和可靠性。
- 多态性：抽象类是实现多态性的重要手段。通过抽象类定义的引用类型，可以指向其任何一个具体子类的实例。在运行时，根据对象的实际类型，调用相应的方法。
- 设计规范：抽象类可以作为一种设计模式，强制约定了类之间的继承关系和接口规范，使得代码结构更加清晰和易于维护。
抽象类与接口的区别
在面向对象编程中，抽象类和接口都是用来定义规范的机制，但它们之间存在一些关键的区别，理解这些区别对于选择合适的工具至关重要。
共同点：
- 都不能被实例化。
- 都可以包含抽象方法（未实现的方法）。
不同点：
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成员构成：
- 抽象类： 可以包含常量、变量（包括实例变量和类变量）、抽象方法和具体方法。
- 接口： 在Java 8之前，只能包含常量（默认是 `public static final`）和抽象方法（默认是 `public abstract`）。Java 8及之后，接口也可以包含默认方法（有默认实现的方法）和静态方法（有具体实现的方法）。
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继承方式：
- 抽象类： 一个类只能继承一个抽象类（单继承）。
- 接口： 一个类可以实现多个接口（多实现）。
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修饰符：
- 抽象类： 成员可以是 public, protected, private, default。
- 接口： 成员默认是 public。
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设计目的：
- 抽象类： 更侧重于“is-a”关系，表示“是一个”的概念，用于代码的复用和实现通用的行为。
- 接口： 更侧重于“has-a”能力，表示“具备某种能力”，用于定义行为规范。
总结： 当你需要提供一部分通用实现，并且希望子类在某些方面有统一的继承结构时，考虑使用抽象类。当你的目标是定义一个行为契约，并允许类以不同的方式实现这些行为时，接口可能是更好的选择。
抽象类的使用场景举例
下面通过一些实际的例子来进一步说明抽象类的应用。
场景一：图形绘制系统
在一个图形绘制系统中，我们可以定义一个名为 `Shape` 的抽象类。
`Shape` 抽象类：
- 常量： `DEFAULT_COLOR = "black"` (默认颜色)
- 变量： `color` (表示形状的颜色)
- 抽象方法： `double calculateArea()` (计算面积)
- 抽象方法： `void draw()` (绘制形状)
- 具体方法： `void setColor(String color) { this.color = color }`
- 具体方法： `String getColor() { return this.color }`
然后，我们可以创建具体的子类，如 `Circle`、`Rectangle`、`Triangle`，并实现 `calculateArea()` 和 `draw()` 方法。
`Circle` 类（继承 `Shape`）：
- 变量： `radius`
- 实现抽象方法： `double calculateArea() { return Math.PI * radius * radius }`
- 实现抽象方法： `void draw() { System.out.println("Drawing a circle with radius " + radius + " and color " + getColor()) }`
这样的设计使得所有形状都共享颜色属性和设置/获取颜色的方法，而面积计算和绘制方式则由各自的类独立实现。
场景二：数据库连接管理器
在一个需要连接多种数据库（如 MySQL, PostgreSQL, Oracle）的应用中，可以定义一个 `DatabaseConnection` 抽象类。
`DatabaseConnection` 抽象类：
- 变量： `connectionString`, `username`, `password`
- 抽象方法： `void connect()` (建立连接)
- 抽象方法： `void disconnect()` (断开连接)
- 抽象方法： `ResultSet executeQuery(String sql)` (执行查询)
- 具体方法： `DatabaseConnection(String connectionString, String username, String password) { ... }` (构造方法，用于初始化连接参数)
然后，为每种数据库创建具体的子类，如 `MySQLConnection`、`PostgreSQLConnection`，实现各自的连接、断开和查询逻辑。
`MySQLConnection` 类（继承 `DatabaseConnection`）：
- 实现抽象方法： `void connect() { // MySQL specific connection logic }`
- 实现抽象方法： `void disconnect() { // MySQL specific disconnection logic }`
- 实现抽象方法： `ResultSet executeQuery(String sql) { // MySQL specific query execution }`
这样，应用程序就可以通过 `DatabaseConnection` 类型的引用来操作不同的数据库连接，而无需关心具体的数据库类型。
总结：抽象类的价值与最佳实践
抽象类是面向对象设计中一个强大的工具，它允许开发者在代码中定义通用的结构和行为，同时为特定实现留出空间。抽象类不能被实例化的特性，确保了它扮演的是一个模板或蓝图的角色，而不是一个可直接使用的实体。
通过包含常量、变量、抽象方法和具体方法，抽象类能够实现代码的重用、强制功能的实现、支持多态性，并建立清晰的设计规范。
在实际开发中，选择使用抽象类还是接口，需要根据具体的业务需求和设计目标来判断。但无论如何，理解抽象类在构建健壮、可维护和可扩展的软件系统中的作用，都是至关重要的。
