# 抽象類別與抽象方法 & 介面(interface)

## 前瞻知識：
#### 方法 method：

class Power :// 此稱為一個類別
    def computer (): // 此稱為一個方法
        ... 
    def phone () // 這也叫一個方法
        ... 

#### 功能 function:

def computer: // 此稱為一個功能 function
    ...
    
def phone: // 功能function
    ...

所以如果當一個function（功能） 被 class 包起來的時候（被涵蓋在裡面），此時我們就將function（功能）稱為 method 方法。

# 抽象方法 & 抽象類別 （abstraction method & abstraction class）：
先說教科書上的定義：

### 抽象方法（abstraction method）：
> 只有定義方法（成員函數）的「呼叫方式」，而沒有定義方法實際上到底要做什麼事情的程式碼。也就是說，抽象方法只有方法的頭（名稱和小括號（）區塊），而沒有方法的身體（沒有大括號{ }區塊）。

abstract class Animal { // 抽象類別
    class bird (); // 這邊沒有身體（也就是沒有方法 method 的實作）
}

特別注意的是，抽象方法只能定義在抽象類別的{ }之中，否則會編譯錯誤。

abstract class Animal {
    class bird () {
        ...
    } // <- error
}

Abstract method 則是一種只有宣告，而沒有實作內容的一種特殊 method。Abstract method 主要的目標是預先宣告 method，但是把實作的工作交給繼承的類別來做。透過使用 abstract method，就可以讓衍生類別具有共同行為，但是實際的做法則由各個類別自訂。

抽象類別（abstraction class）：
類別裡面包含了「至少一個」抽象方法，就稱為抽象類別。如果一個類別中包含了至少一個抽象方法，則該類別就必須被宣告成「抽象類別」（加上abstract關鍵字）例如：
「public abstract class Animal{ … … … }」。

這樣的定義讀者應該還是看不太懂，以實例來說明。如果有一個表格，上面寫著「姓名：______」，你就明確知道這裡要填上你的名字。「姓名：______」就類似於「抽象方法」，因為它只定義了呼叫方式，但沒有實際可作用的程式碼。

而「抽象類別」就是指裡面含有「至少一個」抽象方法的類別，例如機場海關的入境表格就是一個抽象類別，表格的格式雖然都有清楚的標示和規範，但實際的內容全部都是空白的，要旅客自己填寫。

入境表格「強迫」每個旅客一定要複寫（override）掉抽象方法，也就是要把入境表格的抽象方法給填上每個旅客自己的資料，表格才會發揮效用。而旅客填表的動作，就稱為「實作」（implement），也就是字面上的意思：把實際的內容（程式碼）給實際做出來。

為什麼要這麼麻煩？舉這個入境表格的例子，大家應該就立刻明白了。由於每個旅客的個人資料都是不同的，入境表格只能預先做好格式，但沒辦法幫大家填表，必須要透過每個物件自行以複寫來實作，這張表格才能發揮效用。

抽象類別或抽象方法在大型、多人協作的工作專案中比較有用，小型程式直接實作就好了。抽象類別或抽象方法可以幫助我們規劃程式的架構，讓多人合作的大型軟體專案或軟體工程變得更有架構和規劃，更有系統性，是屬於「架構設計」的功能。抽象類別或抽象方法可以方便上層的領導人員規劃程式架構，指派工作給各個軟體工程師去實作出來，並且可以更明確的劃分責任範圍，讓除錯與維護更有效率（例如主管罵說：這個方法（method）的實作亂七八糟，是誰寫的code？給我重寫）。

就好像公司創立初期業務量少，老闆一人就可以實作公司所有的大小事務。不過當公司發展到一定的規模時，老闆就必須制定良好的公司組織結構和章程規範、制定工作目標（抽象），並雇用員工來實踐所下達的任務（實作），而每個員工各司其職，做不一樣的事情，最後整合起來完成目標。

由於抽象類別包含了至少一個抽象方法，抽象方法沒有實作的程式碼，因此無法直接被實體化，所以抽象類別（abstract class）必須先以「繼承」的方式轉為一般的類別（class），然後在（一般的）類別中把抽象方法給實作出來，之後再實體化產生物件，讓物件使用（具體的）方法。

宣告抽象類別，實際的程式碼如下：

abstract class Animal { // 以「abstract」關鍵字，定義一個抽象類別Animal
String name ; // 定義字串變數name
abstract void cry（）; // 以「abstract」修飾子，定義抽象方法cry（）
}

class Cat extends Animal { //（一般）類別Cat繼承自抽象類別Animal
void cry（）{ // 在一般類別中以複寫實作抽象方法（此時不用加 @override）
System.out.println（”喵喵叫”）; // 方法的實作程式碼
}
}

class Dog extends Animal {
void cry（）{
System.out.println（”汪汪叫”）; // 每個類別都能把抽象方法複寫、實作成不同的功能
}
}

class Chicken extends Animal {
void cry（）{
System.out.println（”咕咕咕 ”）; // 每個類別都能把抽象方法複寫、實作成不同的功能

}
}

其餘依此類推。

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介面（interface）：

「介面」（interface）是JAVA很有名的功能，其實它和抽象類別（abstract class）很像。我們知道類別（class）是張設計圖，經過new運算子和建構子（constructor）做了實體化之後可以產生具體的物件，物件便可執行所擁有的方法（method）和其他物件進行互動。

介面是定義不同類別之間的一致行為，也就是一些共同的屬性（常數）或抽象方法。
就像不同作業系統的電腦，經由TCP / IP介面，一樣可以建立連線。

我們在類別（class）裡面會清楚的把所有屬性（成員變數）、以及方法（成員函數）的定義明確寫出來，所以一旦實體化之後，物件就能直接使用這個方法。

而介面（interface）的意思就是，我們在類別中的方法（成員函數）「全部」都寫成「抽象方法」，以及其屬性（成員變數）「全部」都設為「常數」。

剛才入境表格的例子就是一個介面（interface）的典型範例，由於每個旅客的「姓名」、「護照號碼」、「出生年月日」…等基本資料都不同，我們無法在定義類別（class）的時候就把它們填上，於是就只能定義一個「空表格介面」，並且在之後讓每個旅客自己去實作它們各自的方法。或者換個角度來說同一件事：我們把所有旅客所共有的抽象方法（例如姓名、護照號碼、出生年月日…）給「抽取」出來做成介面，讓每個旅客自己去實作各自的抽象方法。

實際撰寫介面（interface）的程式碼，和撰寫類別差不多，如下：

interface EmptyForm { // 定義一個名為空表格（Empty form）的介面
public static final int a = 5 ; // 介面中只能定義常數（此處用final修飾子）
public abstract void write（）; // 介面中的抽象方法，前面要加上「abstract」修飾子
}

不過這邊有個小技巧，由於介面裡面的屬性和方法一定「全部」都是「常數」和「抽象方法」，也一定要是public的（不然怎麼讓外界實作？），因此所有的修飾子都可以省略不寫（寫了也無妨），如下：

interface EmptyForm {
int a = 5 ; // 所有的修飾子都可以省略不寫
void write（）; // 所有的修飾子都可以省略不寫
}

以上注意，介面名稱的首個英文字母，習慣上像類別名稱一樣會使用大寫，便於區別。
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介面的實作：
那，要怎麼實作介面呢？也就是如何來「填表」呢？由於介面全部都是抽象方法，因此無法直接實體化產生物件。所以，要先把介面轉換為一般類別（class），再透過（一般）類別複寫掉介面的抽象方法，此時會使用到implements（實作）關鍵字：

class form implements EmptyForm { // 定義一個名為form的類別，來實作EmptyForm介面
public void write（）{ // 在form類別中實作介面EmptyForm的抽象方法write（）
System.out.println（”護照號碼123456789”）; // write（）的實作程式碼
}
}

介面經過類別的implements之後，我們就可以像平常一樣，從類別（class）去實體化產生物件。

JAVA還提供了一個很方便的功能，就是一個（一般的）類別可以同時實作多個介面，也就是一個類別可以同時把多個不同介面中的抽象方法彙整起來，並一次實作出來，再實體化產生物件。
 註：這和多重繼承是不一樣的概念喔。

實際的程式碼如下：
class form implements EmptyFormA , EmptyFormB , EmptyFormC { // 介面的名稱用逗號做區隔
… … … … … … … … … // 在form類別中實作三個介面的抽象方法
}

嗯，你說已經忘記之前寫過的介面，還要回頭查看介面中有那些抽象方法還沒有被實作？沒問題，這些IDE（整合開發環境Integrated Development Environment，例如Eclipse、IntelliJ IDEA、NetBeans …）都已經幫你想到了，IDE會幫你記住介面中還有哪些抽象方法還沒有被實作，然後適時提醒你，並且可以開啟子視窗查看目前有哪些抽象方法已經有實作、而哪些還沒被實作，甚至還可以讓IDE幫你把尚未被實作的抽象方法給一次全部列出來讓你「填空」，真是非常方便。

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介面的繼承：
介面就和類別一樣，也可以使用繼承功能，產生父介面與子介面。介面繼承的語法和類別一樣，也是用extends關鍵字：

interface A { // 定義一個（父）介面A
int e ;
void f（）;
}

interface B extends A { // 定義一個子介面B
int g;
void h（）;
}

不過，由於介面裡面的內容比較單純，只是一個空殼，所以做「介面的多重繼承」比較不會像類別的多重繼承那樣複雜、混亂，所以可以放心使用。介面的多重繼承的程式碼為：

interface X extends A , B , C { // 介面的名稱用逗號做區隔
… … …
}

這樣一來，介面X就會同時擁有介面A、B、C三者的常數屬性和抽象方法了。

還有一種比較進階的複合語法，就是當一個（一般）類別需要同時繼承自某個類別，並且同時實作介面，語法寫作：

class C extends A implements B { // 必須把extends寫在implements前面
… … …
}

其中C是子類別，A是父類別，而B是介面名稱。不過，建議還不太熟練的讀者不一定要這麼寫，老實的分開寫也沒關係。

JAVA如何用介面（間接的）實現多重繼承？
一個類別可以同時實作多個介面，代表可以用介面的方式來間接的實現多重繼承。

public class Circle extends Shape implements ShapeInterface ， ShapeInfo
{ … … …
public void area（）{ // area（）{ 方法的實作程式碼 };
public void perimeter（）{ // perimeter（）{ 方法的實作程式碼 };
public void show（）{ // show（）{ 方法的實作程式碼 };
}

上述Circle類別繼承Shape抽象類別，並且同時實作兩個介面（ShapeInterface、ShapeInfo）的三個抽象方法，就是間接的透過介面，做到多重繼承。

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小整理：
（一般）類別（class）：
包含成員變數和一般的（具體）方法。

抽象類別（abstract class）：
包含至少一個抽象方法，不過也可以包含一般的（具體）方法。

抽象類別的實作：
靠繼承到一般類別（關鍵字extends）。

介面（interface）：
介面的「全部」成員都是「常數」和「抽象方法」。

介面的實作：
靠一般類別的實作（關鍵字implements）。