Java 中 final 和 abstract 的區別

在使用 Java 時，理解 final 和 abstract 的概念對於編寫高效且易於維護的程式碼至關重要。雖然 final 和 abstract 在面向物件程式設計中都扮演著重要的角色，但它們具有不同的用途。在本文中，我們將探討 final 和 abstract 關鍵字在 Java 中的語法和用法，以及它們的不同實現方式。

語法

要定義一個 final 類或方法，我們在類或方法宣告之前使用關鍵字“final”。例如，一個 final 類將定義如下：

final class MyClass {
   // Class implementation
}

要定義一個 abstract 類或方法，我們在類或方法宣告之前使用關鍵字“abstract”。例如，一個 abstract 類將定義如下：

abstract class MyAbstractClass {
   // Class implementation
}

語法解釋

關鍵字 "final" 用於指示一個類、方法或變數不能被修改或重寫。final 類不能被子類化，final 方法不能在任何子類中被重寫。此外，final 變數一旦賦值就不能重新賦值。

另一方面，關鍵字 "abstract" 用於指示一個類或方法是不完整的，必須由另一個類擴充套件或實現。abstract 類不能直接例項化，並且它可能包含 abstract 方法，這些方法必須由其子類實現。

方法 1：Final

在這種方法中，我們將重點關注 final 關鍵字的用法。使用 final 的主要目的是在 Java 中建立不可變實體。不可變物件是指其狀態一旦建立就不能更改的物件。

演算法

將類或方法宣告為 final。
在類或方法中實現所需的功能。
防止其他類或子類進行任何進一步的修改。

示例

final class ImmutableClass {
   private final String name;

   public ImmutableClass(String name) {
      this.name = name;
   }

   public String getName() {
      return name;
   }
}

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      ImmutableClass immutableObject = new ImmutableClass("Hello");
      System.out.println(immutableObject.getName());
   }
}

輸出

Hello

方法 1 中程式碼的解釋

ImmutableClass 被宣告為不可變且不可擴充套件的，因為在宣告期間包含了“final”關鍵字。它包含一個名為“name”的單個私有例項變數，該變數也被標記為 final，以防止在建構函式中初始賦值後進行修改。

ImmutableClass 的建構函式接受一個名為 name 的 String 引數，並將它的值賦給 name 變數。這確保了 name 變數只能在物件建立期間設定一次，並且之後不能修改。

在 ImmutableClass 中，有一個公共方法 getName() 用於獲取物件的名稱。由於 name 元素被宣告為私有，因此必須阻止外部訪問它，因此需要實現此查詢工具。我們的程式入口點從 Main 類的 main() 函式開始，我們用引數“Hello”例項化一個 ImmutableClass 物件。

初始化後，我們將新例項儲存在記憶體節省變數 immutableObject 中。我們透過將 System.out.println() 的輸出流設定為 immutableObject 的 getName() 方法的返回值來結束我們的 main 函式，以便我們的程式透過在螢幕上顯示“Hello”（我們最初指定的名稱）來顯示成功的執行。

方法 2：Abstract

在這種方法中，我們將重點關注 abstract 關鍵字的用法。abstract 類用於提供公共介面併為一組相關類定義公共行為。

演算法

將類宣告為 abstract。
定義 abstract 方法，這些方法應該由子類實現。
在 abstract 類中實現公共功能。

示例

abstract class Shape {
   protected String color;

   public Shape(String color) {
      this.color = color;
   }

   abstract double getArea();
}

class Circle extends Shape {
   private double radius;

   public Circle(String color, double radius) {
      super(color);
      this.radius = radius;
   }

   @Override
   double getArea() {
      return Math.PI * radius * radius;
   }
}

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      Circle circle = new Circle("Red", 2.5);
      System.out.println("Color: " + circle.color);
      System.out.println("Area: " + circle.getArea());
        
   }
}

輸出

Color: Red
Area: 19.634954084936208

Shape 類使用 abstract 關鍵字宣告為 abstract 類。abstract 類不能被例項化，這意味著不能直接建立 Shape 類的物件。Shape 類有一個名為 color 的受保護例項變數和一個接受 color 引數並將其值賦給 color 變數的建構函式。

Shape 類還聲明瞭一個名為 getArea() 的 abstract 方法。在程式設計過程中，abstract 方法在建立程式碼實現的框架和結構方面發揮著關鍵作用。具體來說，使用此工具集，開發人員可以建立方法和結構，而無需立即在執行時確定它們，而是將它們留待以後從具體子類（即引入類別之外的類）進一步開發。

讓我們具體研究 getArea() 在這裡是如何相關的：簡而言之，計算面積取決於形狀分類和各種開發者使用的子型別因素；因此，將此變化因素放入非立即或獨立開發中，允許任何具體子類實現自定義，而無需擔心在子級建立之前表達的整體結構中斷或完整性維護問題。此外，關於我們在這裡的基礎工作，Shape 可以被視為由 Circle 擴充套件為這樣的子類，並進一步進行調製以整合到具有類似模板方法的開發的其他結構中。它添加了一個名為 radius 的私有例項變數，並帶有一個同時接受 color 和 radius 引數的建構函式。Circle 的建構函式使用 super 關鍵字呼叫其超類 (Shape) 的建構函式來初始化 color 變數。然後它將 radius 引數賦給 Circle 類的 radius 變數。

Circle 類重寫了從 Shape 類繼承的 getArea() 方法。在這種情況下，它使用公式：π * radius * radius 計算圓的面積。Math.PI 常量表示 π 的值（約為 3.14159）。

此程式設計序列的基礎是 Main 類，在其中我們可以找到 main 方法 - 建立程式的起點。在這個方法中，我們啟動一個 Circle 物件，最初半徑為 2.5，顏色為“紅色”。此新物件從其各自的兩個建構函式中獲取資訊：首先呼叫 Circle 建構函式，然後在重置其顏色值時呼叫 Shape 建構函式的幫助。最後，我們將“circle”指定為此特定例項的變數名。

最後，使用 circle.color 訪問 circle 物件的 color 變數並將其列印到控制檯。還對 circle 物件呼叫 getArea() 方法，並將返回值也列印到控制檯。