Abstrakcyjna metoda i klasy Java

Metody abstrakcyjne są potężnym narzędziem Javy i dają temu zorientowanemu obiektowo językowi jeszcze więcej możliwości, jeśli chodzi o polimorfizm. Metoda abstrakcyjna języka Java może służyć do tworzenia podstawowych ram dla całego programu i umożliwiać dostosowanie w razie potrzeby.

Co to jest metoda abstrakcyjna?

Metoda abstrakcyjna to metoda, która nie ma implementacji. Oznacza to, że ma tylko deklarację, więc znasz nazwę, zwracany typ i akceptowane zmienne. Oto przykład podstawowej metody abstrakcyjnej:

public abstract int example(int a1, int a2);

Kiedy spojrzysz na tę metodę, możesz stwierdzić, że zwraca ona liczbę całkowitą i przyjmuje dwie liczby całkowite jako argument. Nie możesz powiedzieć, w jaki sposób ta metoda jest wdrażana. To dlatego, że aby go zaimplementować, musisz go zastąpić. Tworząc abstrakcyjną metodę w Javie, musisz przestrzegać kilku wskazówek, w przeciwnym razie program nie skompiluje się poprawnie. Pamiętać:

• Abstrakcyjne metody Java nie mają implementacji. Oznacza to, że nigdy nie powinny następować po nich nawiasy klamrowe i treść, która mówi, w jaki sposób należy stosować metodę. Jest po prostu zakończony średnikiem.

• Jeśli utworzysz metodę abstrakcyjną, można ją umieścić tylko w klasie abstrakcyjnej. Oznacza to, że nie możesz mieć konkretnej klasy, która zawiera w sobie metodę abstrakcyjną.
  I. Na marginesie, jeśli masz klasę abstrakcyjną, może ona zawierać konstruktory. Nie musi to być jednak metoda abstrakcyjna.

• Gdy klasa konkretna rozszerza klasę abstrakcyjną, musi również implementować wszystkie metody abstrakcyjne klasy nadrzędnej, w przeciwnym razie nie może być konkretna i musi zostać uznana za abstrakcyjną.

Te dwa ostatnie mogą być nieco mylące, więc wyjaśnijmy to od razu.

Rozszerzanie abstrakcyjnych klas Java

Powiedzmy, że chcemy napisać program o podstawowych kształtach, który zwróci obwód i pole. Tworzymy więc nadrzędną klasę abstrakcyjną. Ale ponieważ każdy kształt ma swoje własne zasady, każdy musi być obliczany inaczej, dlatego piszemy abstrakcyjną klasę Shape w następujący sposób:

abstract class Shape {
  		String shapeName = " ";
  		Shape(String name) { 
    			this.shapeName = name; 
  		} 

abstract double area();
  		abstract double perimeter();
}

Teraz, jeśli chcemy faktycznie używać tych abstrakcyjnych metod, musimy rozszerzyć abstrakcyjną klasę nadrzędną Java Shape , a następnie utworzyć instancję metod. Tak więc każda konkretna klasa musi implementować abstrakcyjne metody obszaru i obwodu.

class Quadrilateral extends Shape  
{ 
    double length, width; 
      
    Quadrilateral(double l, double w, String name) 
    { 
        super(name); 
        this.length = l; 
        this.width = w; 
    } 
      
    @Override
    public double perimeter()  
    { 
        return ((2*length)+(2*width));
    } 
      
    @Override
    public double area()  
    { 
        return (length*width); 
    } 
}

Implementing the Quadrilateral class would then look like this
class Main
{ 
    public static void main (String[] args)  
    { 
      
        // creating a Quadrilateral object using Shape as reference 
        Shape rectangle = new Quadrilateral(3,4, "Rectangle"); 
        System.out.println("Area of rectangle is " + rectangle.area()); 
        System.out.println("Perimeter of rectangle is " + rectangle.perimeter());
  
    } 
} 

Wyjście z konsoli wygląda wtedy tak:

Area of rectangle is 12.0
Perimeter of rectangle is 14.0

Zauważ, że klasa Quadrilateral nie musi tworzyć instancji konstruktora Shape(String name) z klasy nadrzędnej Shape . To dlatego, że nie jest to metoda abstrakcyjna. Jeśli jednak zaimplementowałbyś tylko obszar lub obwód w klasie, nowa klasa musiałaby być abstrakcyjna, ponieważ nie obejmowała obu. Możesz także używać metod abstrakcyjnych w interfejsach.

Abstrakcyjne metody Java z interfejsami

Przyjrzyjmy się szybko, czym jest interfejs i czym różni się od klasy abstrakcyjnej. W interfejsie wszelkie zmienne zadeklarowane w interfejsie są publiczne, statyczne i ostateczne. Z drugiej strony klasy abstrakcyjne mają tylko zmienne niekońcowe. Wszystko w interfejsie jest domyślnie publiczne. Klasa abstrakcyjna może być prywatna, chroniona, publiczna itd. Wreszcie, klasa nie rozszerza interfejsu, tylko go implementuje. Przed JDK 8 interfejs nie mógł zawierać niczego poza metodami abstrakcyjnymi. Teraz interfejs może mieć metody domyślne i statyczne. Z tego powodu najlepsze praktyki odeszły od używania metod abstrakcyjnych jako rozszerzalnych szablonów i skupiły się na interfejsach i ich implementacji. Więc jeśli miałbyś stworzyć Shape jako interfejs, a następnie zaimplementować go jako czworobok, Jak by to wyglądało? Po pierwsze, musiałbyś zrezygnować z konstruktora Shape(String name) . Wyglądałoby to tak przy użyciu tylko dwóch abstrakcyjnych metod:

interface Shape {

  abstract double area();
  abstract double perimeter();
}


So the Quadrilateral class would then look like this:
class Quadrilateral implements Shape {  

  double length, width; 
      
    	  Quadrilateral(double l, double w) {
    
    	    this.length = l; 
    	    this.width = w; 
    	  } 
      
    	  @Override
    	  public double perimeter() {
     
    	    return ((2*length)+(2*width));
    	  } 
      
    	  @Override
    	  public double area() {
    
   	    return (length*width); 
    	  } 
}

Wreszcie, użycie nowego Czworokąta podczas implementacji interfejsu Shape byłoby bardzo podobne:

class Main
{ 
    public static void main (String[] args)  
    { 
      
        // creating a Quadrilateral object using Shape as reference 
        Shape rectangle = new Quadrilateral(3,4); 
        System.out.println("Area of rectangle is " + rectangle.area()); 
        System.out.println("Perimeter of rectangle is " + rectangle.perimeter());
  
    } 
}

A wydruk z konsoli wyglądałby tak:

Area of rectangle is 12.0
Perimeter of rectangle is 14.0

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o różnicach między interfejsami a klasami abstrakcyjnymi, więcej informacji znajdziesz tutaj.

Ale po co używać abstrakcyjnych metod Java?

Istnieje wiele powodów, dla których używane są metody abstrakcyjne w Javie i dlaczego warto się z nimi oswoić. Oto trzy krótkie powody, dla których warto ich używać, gdy jest to właściwe.

1. Unikaj powielania wysiłków – spójrz wstecz na nasze przykładowe kodowanie; wyobraź sobie, że ty i twój zespół musicie stworzyć klasy dla kształtów innych niż prostokąt. Ile różnych sposobów możesz wymyślić, aby zaprojektować tę klasę? Dziesięć? Piętnaście? I to jest prosty problem. Wyobraź sobie coś znacznie bardziej złożonego. Ty i twój zespół możecie wymyślić sto sposobów. Wtedy stanąłbyś przed trudnym zadaniem utkania ich razem w spójny program. To prowadzi nas do następnego punktu: definiowania implementacji.

2. Metody abstrakcyjne w Javie pozwalają na zdefiniowanie użycia i implementacji – Kiedy używasz abstrakcyjnej klasy lub interfejsu, a z założenia metod abstrakcyjnych, definiujesz, w jaki sposób inne osoby będą wchodzić w interakcje z twoim interfejsem. Dzięki temu wiedzą, jakich zmiennych powinni używać i jakich typów zwrotów mogą się spodziewać.
   Chociaż mogą je zastępować i tworzyć konkretne klasy, które implementują Twój interfejs w unikalny sposób, nadal ustalasz podstawowe zastosowanie swojego kodu. Jeśli ktoś chce zaimplementować Shape, musi zastąpić lub zaimplementować zarówno obwód, jak i obszar.

3. Czytelność i debugowanie — Posiadanie metod abstrakcyjnych zwiększy czytelność kodu. Kiedy piszesz klasę, która implementuje interfejs, wiesz, czego szukać. Wiesz, że każda abstrakcyjna metoda w interfejsie będzie w implementacji, a to ułatwia czytanie i śledzenie wszelkich błędów. Metody abstrakcyjne to dopiero początek nauki prawidłowego wykorzystywania polimorfizmu w Javie i innych językach obiektowych. Kiedy zaczniesz je rozumieć i używać, rozpocznie się zupełnie nowy rozdział Twojej przygody z kodowaniem.