Java 抽象类与抽象方法：规范契约、强制实现与模板模式

抽象是隐藏实现细节、仅暴露功能接口的过程。Java 通过 abstract 关键字实现抽象类与抽象方法，定义“必须做什么”，留给子类决定“怎么做”。

抽象类

含 abstract 修饰的类，不能实例化。可包含：

• 抽象方法（无方法体，以分号结尾）
• 具体方法（有实现）
• 字段、构造器、静态成员、内部类等

关键规则

1. 含抽象方法 ⇒ 类必须声明 abstract
2. abstract 类可无抽象方法（仅防止实例化）
3. 子类继承抽象类必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明 abstract
4. 抽象类构造器供子类 super() 调用，不可直接 new

抽象类示例：Employee

public abstract class Employee {
    private String name, address; int number;
    
    public Employee(String name, String address, int number) {
        this.name = name; this.address = address; this.number = number;
    }
    
    // 抽象方法：强制子类实现薪资计算逻辑
    public abstract double computePay();
    
    // 具体方法：通用邮寄逻辑
    public void mailCheck() {
        System.out.println("邮寄支票给 " + name + " " + address);
    }
    // ... getter/setter
}

继承抽象类

public class Salary extends Employee {
    private double salary;
    
    public Salary(String name, String address, int number, double salary) {
        super(name, address, number);
        this.salary = salary;
    }
    
    @Override
    public double computePay() { // 必须实现
        return salary / 52; // 周薪
    }
    
    @Override
    public void mailCheck() { // 可选重写
        System.out.println("Salary 邮寄: " + getName() + " 薪资 " + salary);
    }
}

多态使用抽象类引用

Employee e = new Salary("John", "Boston", 1, 2400);
e.mailCheck(); // 调用 Salary 重写版本
System.out.println(e.computePay()); // 多态调用子类实现

抽象方法

public abstract double computePay(); // 无大括号，以分号结束

声明在抽象类中，强制子类提供实现。接口中方法默认即为抽象（Java 8 前）。

抽象类 vs 接口（Java 8+ 视角）

模板方法模式：抽象类经典应用

在抽象类定义算法骨架，将变化步骤延迟到子类实现。

abstract class DataProcessor {
    // 模板方法：final 防止重写破坏流程
    public final void process() {
        readData();
        transformData(); // 抽象步骤
        writeData();
    }
    
    void readData() { System.out.println("读取数据"); }
    abstract void transformData(); // 子类实现
    void writeData() { System.out.println("写入数据"); }
}

class CsvProcessor extends DataProcessor {
    @Override void transformData() { System.out.println("CSV 转换"); }
}

class JsonProcessor extends DataProcessor {
    @Override void transformData() { System.out.println("JSON 转换"); }
}

最佳实践

1. 抽象类建模“is-a”强关联，接口建模“has-a”能力
2. 优先用接口，需共享代码/状态时再引入抽象类
3. 抽象方法命名体现意图（如 computePay 而非 calc）
4. 模板方法标记 final 保护算法结构
5. 避免过深抽象层次，YAGNI 原则