計算機程序思維邏輯 (20)：抽象類與接口的協作藝術

計算機程序的思維邏輯 (20) —— 抽象類

基本概念

具體類對應具體對象；抽象類 表達抽象概念，是具體類的上層父類，不能實例化。例如：狗是具體對象，動物是抽象概念；正方形是具體，圖形是抽象。

抽象方法與抽象類

抽象方法只有聲明無實現，用 abstract 修飾。包含抽象方法的類必須聲明為抽象類。抽象類可包含具體方法、實例變量。

public abstract class Shape {
    public abstract void draw(); // 抽象方法
    public void move() { ... }   // 具體方法
}

子類繼承抽象類必須實現所有抽象方法，否則子類也得聲明 abstract。雖不能 new Shape()，但可聲明抽象類類型變量引用具體子類對象：

Shape shape = new Circle(); // Circle 實現了 draw()
shape.draw(); // 動態調用 Circle.draw()

為什麼需要抽象類？

不是語法必需，而是工程防禦機制：

• 抽象方法強制子類實現，避免遺漏（空方法體易被忽略）。
• 抽象類禁止實例化，引導使用者選擇具體子類，防止誤用不完整的父類。

好工具讓普通人也難犯錯，這是語言設計的智慧。

抽象類與接口的協作

接口定義能力（What），抽象類提供默認實現（How）。一個類可實現多接口，但只能單繼承。常見模式：

• Collection 接口 + AbstractCollection 抽象類
• List + AbstractList
• Map + AbstractMap

實現接口有兩條路：

1. 直接 implements 接口，全量實現。
2. extends 抽象類，選擇性重寫（復用代碼，工作量少）。

若類已有父類，只能選擇路徑 1。

實戰示例：加法器

// 接口定義能力
public interface IAdd {
    void add(int number);
    void addAll(int[] numbers);
}

// 抽象類提供默認實現
public abstract class AbstractAdder implements IAdd {
    @Override public void addAll(int[] numbers) {
        for (int n : numbers) add(n); // 依賴抽象方法 add()
    }
}

// 具體類繼承抽象類，僅實現核心邏輯
public class Base extends AbstractAdder {
    private static final int MAX = 1000;
    private int[] arr = new int[MAX];
    private int count;
    @Override public void add(int number) {
        if (count < MAX) arr[count++] = number;
    }
}

小結

抽象類表達不完整概念，配合接口實現「能力定義 + 骨架實現」分離，減少誤用、提升復用。下一節將探討內部類：為什麼要把類放在另一個類裡？

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