介面與抽象類別的差異

1. 抽象類別：複習基礎

在開始比較之前，先複習一下什麼是抽象類別。

抽象類別——是一種無法直接被建立的類別（不能寫 new Animal()），但它可以同時包含一般方法（有實作）與抽象方法（無實作）。抽象類別常被用作其他類別的基底，子類別會繼承其行為，並且必須實作部分方法。

例如，在應用程式中如果有不同種類的交通工具，可以建立抽象類別 Transport：

public abstract class Transport {
    private String model;

    public Transport(String model) {
        this.model = model;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    // 抽象方法 — 沒有實作，只有宣告
    public abstract void move();

    // 一般方法 — 有實作
    public void printInfo() {
        System.out.println("交通工具型號: " + model);
    }
}

抽象類別的特性：

• 可以包含欄位（狀態）。
• 可以包含已實作的方法。
• 可以包含抽象方法（子類別必須實作）。
• 不可直接建立實例。
• 用於提供共通行為與狀態。

2. 介面：複習基礎

介面是一組類別必須實作的方法。介面不描述狀態（不能有一般欄位，只能有常數），而且在 Java 8 之前不包含方法實作。介面是純粹的合約： 「如果你實作我，你就必須能做這些事」。

介面範例：

public interface Movable {
    void move(int x, int y);
}

介面的特性：

• 不包含狀態（只允許 public static final 常數）。
• 在 Java 8 之前——只有抽象方法（自 Java 8 起有 default 與 static 方法，稍後再談）。
• 方法預設皆為 public abstract。
• 類別可以實作多個介面。
• 用於描述能力，類別「會做什麼」。

3. 比較表：抽象類別 vs 介面

是時候把這兩個工具放在一起比較了！以下是直觀的表格：

abstract class

interface

extends

implements

AbstractList, AbstractMap

Comparable, Runnable

4. 何時使用介面，何時使用抽象類別？

介面適用於：

• 你想描述類別「會做什麼」，而不關心它如何實作。
• 你需要讓類別能實作多個彼此獨立的能力。
• 例：Comparable（可比較）、Serializable（可序列化）、Runnable（可在執行緒中執行）。

抽象類別適用於：

• 你想定義所有子類別都會擁有的共通實作與狀態。
• 你需要所有子類別具備特定欄位，或具有已實作的方法。
• 繼承嚴格是「一對一」：類別只能繼承一個類別（一般或抽象）。

生活中的類比

• 介面就像「駕照」：如果你擁有它，你可以開車，但沒有人規定你要開哪一台車、用什麼方式開。
• 抽象類別就像「汽車的通用藍圖」：所有車都有方向盤、踏板、引擎，但各品牌會以自己的方式實作細節。

5. Java 標準函式庫中的範例

介面：Comparable

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T o);
}

任何實作此介面的類別都必須實作方法 compareTo。例如，String、Integer、LocalDate 等等。

抽象類別：AbstractList

public abstract class AbstractList<E> implements List<E> {
    // 預設實作部分 List 方法
    // 其餘部分方法保持為抽象
}

AbstractList 已經實作了部分集合的行為（例如新增/刪除的方法），但仍保留一些方法為抽象，以便子類別能依自身需求實作。

6. 程式碼範例：實務比較

介面

建立一個介面以及實作它的類別。

public interface Printable {
    void print();
}

public class Document implements Printable {
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("正在列印文件...");
    }
}

抽象類別

接著是抽象類別及其子類別.

public abstract class Machine {
    public void turnOn() {
        System.out.println("機器已開機。");
    }

    public abstract void work();
}

public class Printer extends Machine {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("印表機正在列印...");
    }
}

同時使用兩者：類別同時繼承抽象類別並實作介面

public class SmartPrinter extends Machine implements Printable {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("智慧型印表機正在運作...");
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("智慧型印表機正在列印...");
    }
}

7. 多重介面實作：為什麼這麼強大

在 Java 中，類別只能繼承一個（abstract 或一般）父類別，但可以實作任意多個介面！這使得架構更具彈性且易於擴充。

public interface Scannable {
    void scan();
}

public class MultiFunctionPrinter extends Machine implements Printable, Scannable {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("多功能印表機正在運作...");
    }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("多功能印表機正在列印...");
    }

    @Override
    public void scan() {
        System.out.println("多功能印表機正在掃描...");
    }
}

該如何選擇？

• 若你要設計具備共用狀態（例如欄位）的基礎功能，請使用抽象類別。
• 若你想為物件加上「能力標籤」（例如「會列印」、「可比較」、「可序列化」）——請使用介面。
• 如果不確定——先從介面開始。在 Java 中這被視為良好習慣：介面帶來更高的彈性與可擴充性。

8. 常見錯誤與陷阱

錯誤 №1：嘗試繼承多個類別——Java 不允許！
類別只能繼承一個類別，但可以實作多個介面。例如，class A extends B, C——錯誤；而 class A extends B implements X, Y, Z——可以。

錯誤 №2：把介面與類別的欄位搞混。
在介面中只能宣告常數（public static final）。不能宣告一般的狀態，例如，private int count;——編譯器會立刻阻止你。

錯誤 №3：沒有實作介面中的所有方法.
如果某個類別沒有實作介面中的任何一個方法——它必須宣告為 abstract，否則編譯器會報錯。

錯誤 №4：嘗試建立介面或抽象類別的實例.
這兩種型別都是「半成品」。它們只能被擴充，不能直接被建立：

Printable p = new Printable(); // 錯誤！
Machine m = new Machine();     // 錯誤！

錯誤 №5：以為介面可以有建構子。
介面不能有建構子，因為它們不描述物件的狀態。只有類別（一般與抽象）才有建構子。