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Java Gossip: 抽象類別（Abstract class）

當您定義類別時，可以僅宣告方法名稱而不實作當中的邏輯，這樣的方法稱之為「抽象方法」（Abstract method），如果一個類別中包括了抽象方法，則該類別稱之為「抽象類別」（Abstract class），抽象類別是個未定義完全的類別，所以它不能被用來生成物件，它只能被擴充，並於擴充後完成未完成的抽象方法定義。

在Java中要宣告抽象方法與抽象類別，您使用"abstract"關鍵字，直接來看個應用的例子，下面定義一個簡單的比大小遊戲抽象類別：

AbstractGuessGame.java

public abstract class AbstractGuessGame {
    private int number;
 
    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }
 
    public void start() {
        showMessage("Welcome");
 
        int guess;
        do {
            guess = getUserInput();
            if(guess > number) {
                showMessage("bigger than the goal number");
            }
            else if(guess < number) {
                showMessage("smaller than the goal number");
            }
            else
                showMessage("you win");
        } while(guess != number);
    }

    protected abstract void showMessage(String message);
    protected abstract int getUserInput();
}

在宣告類別時使用"abstract"關鍵字，表示這是一個抽象類別，在這個類別中，您定義了start()方法，當中先實作比大小遊戲的基本規則，然而您不實作與使用者互動及訊息是如何顯示的，這您分別定義為抽象方法showMessage()與 getUserInput()，在方法上使用"abstract"關鍵字，可以僅定義方法而不實作其內容。

使用這個類別的辦法是擴充它，並完成當中未定義完全的抽象方法showMessage()與getUserInput()，例如實作一個簡單的文字介面遊戲類別：

ConcreteGuessGame.java

import java.util.Scanner;
 
public class ConcreteGuessGame extends AbstractGuessGame {
    private Scanner scanner;
 
    public ConcreteGuessGame() {
        scanner = new Scanner(System.in);
    }
 
    protected void showMessage(String message) {
        System.out.println(message + "!");
    }
  
    protected int getUserInput() {
        System.out.print("input a number: ");
        return scanner.nextInt();
    }
}

接下來寫個簡單的測試程式，看看這個文字介面比大小遊戲類別是不是可以運作：

Test.java

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractGuessGame guessGame = 
                    new ConcreteGuessGame();
        guessGame.setNumber(50);
        guessGame.start();
    }
}

這邊必須知道，一個基底類別的物件參考名稱，可以用來指向其衍生類別的物件而不會發生錯誤，所以上面的這個指定是可以接受的：

AbstractGuessGame guessGame =
new ConcreteGuessGame();

由於guessGame仍是AbstractGuessGame類型的參考名稱，它可以操作子類別 ConcreteGuessGame的實例中名稱相同的公開操作介面（方法），簡單的說，透過guessGame參考名稱，您可以操作 ConcreteGuessGame的實例之setNumber()與start()方法，這是多型（Polymorphism）操作的一個實際例子。

執行結果：

Welcome!
input a number: 10
smaller than the goal number!
input a number: 60
bigger than the goal number!
input a number: 50
you win!

今天如果您想要實作一個有視窗介面的比大小遊戲，則您可以擴充AbstractGuessGame並實作您的抽象方法showMessage()與 getUserInput()，事實上，上面的例子是 Template Method 模式的一個實際例子，使用抽象類別與方法來實作Template Method 模式，在很多應用場合都可以見到。