2026-07-23 抽象类（Abstract）基础练习（课堂练习用）

说明：以下习题围绕今日授课核心内容——抽象类（abstract） 和 接口（Interface） 展开，涵盖抽象类的定义、特点、抽象方法的重写、抽象类与对象数组/排序的综合应用，以及接口的定义、实现、多实现等入门知识。

题目分为四部分：随堂练习（抽象类入门，4 题）、进阶练习（综合挑战，2 题）、课外拓展（1 题）和 接口入门练习（3 题）。

第一部分：随堂练习

以下练习围绕抽象类的基础概念和用法，由浅入深。

练习 1：抽象类入门——Instrument 乐器体系

难度：⭐
知识点：抽象类的定义、抽象方法、子类重写抽象方法

创建一个乐器抽象体系：

Instrument 抽象类（父类）：

抽象方法：play() —— 演奏乐器（无返回值、无参数）

Piano 类（继承 Instrument）：

重写 play() —— 输出 "弹钢琴：叮咚叮咚～"

Violin 类（继承 Instrument）：

重写 play() —— 输出 "拉小提琴：咿呀咿呀～"

Drum 类（继承 Instrument）：

重写 play() —— 输出 "打鼓：咚咚咚！"

测试类要求：

创建 Piano、Violin、Drum 各一个对象
分别调用它们的 play() 方法
观察：相同的方法名 play() 在不同的子类中有不同的行为——这就是 抽象方法多态 的体现

预期输出：

弹钢琴：叮咚叮咚～
拉小提琴：咿呀咿呀～
打鼓：咚咚咚！

练习 2：形状抽象类——Shape 图形体系 ⭐（必做）

难度：⭐⭐
知识点：抽象类定义、抽象方法（计算周长 + 计算面积）、子类重写所有抽象方法

创建一个图形抽象体系，要求抽象父类中定义 计算周长 和 计算面积 的抽象方法。

Shape 抽象类（父类）：

私有属性：color（颜色，String）
有参构造方法：Shape(String color)
抽象方法：double getArea() —— 计算面积
抽象方法：double getPerimeter() —— 计算周长
普通方法：showInfo() —— 输出 "颜色：xxx，面积：xxx，周长：xxx"（通过调用 getArea() 和 getPerimeter() 获得）

Circle 类（继承 Shape）：

新增私有属性：radius（半径，double）
构造方法：Circle(String color, double radius)
重写 getArea() —— 返回 π × r²（π 取 3.1415926）
重写 getPerimeter() —— 返回 2 × π × r

Rectangle 类（继承 Shape）：

新增私有属性：width（宽度，double）、height（高度，double）
构造方法：Rectangle(String color, double width, double height)
重写 getArea() —— 返回 width × height
重写 getPerimeter() —— 返回 2 × (width + height)

Triangle 类（继承 Shape）：

新增私有属性：a（边长 a，double）、b（边长 b，double）、c（边长 c，double）
构造方法：Triangle(String color, double a, double b, double c)
重写 getArea() —— 使用海伦公式：s = (a+b+c)/2，面积 = √(s(s-a)(s-b)(s-c))（Math.sqrt() 求平方根）
重写 getPerimeter() —— 返回 a + b + c

测试类要求：

创建 Circle 对象（"红色", 5.0），调用 showInfo() 输出信息
创建 Rectangle 对象（"蓝色", 4.0, 6.0），调用 showInfo() 输出信息
创建 Triangle 对象（"绿色", 3.0, 4.0, 5.0），调用 showInfo() 输出信息

预期输出（保留两位小数）：

颜色：红色，面积：78.54，周长：31.42
颜色：蓝色，面积：24.00，周长：20.00
颜色：绿色，面积：6.00，周长：12.00

提示：

子类构造方法中必须调用 super(color) 初始化父类的 color 属性

Triangle 的面积使用海伦公式：double s = (a + b + c) / 2; double area = Math.sqrt(s * (s - a) * (s - b) * (s - c));

输出时使用 System.out.printf("%.2f", value) 保留两位小数

练习 3：员工抽象类——Employee 工作体系

难度：⭐⭐
知识点：抽象类、抽象方法重写、构造方法 + super()

创建一个员工工作体系：

Employee 抽象类（父类）：

私有属性：name（姓名，String）、baseSalary（基本工资，double）
有参构造方法：Employee(String name, double baseSalary)
抽象方法：void work() —— 工作内容
抽象方法：double calculateSalary() —— 计算实际薪资
普通方法：showInfo() —— 输出 "姓名：xxx，薪资：xxx"

Manager 类（继承 Employee）：

新增私有属性：bonus（岗位津贴，double）
构造方法：Manager(String name, double baseSalary, double bonus)
重写 work() —— 输出 "经理在管理团队"
重写 calculateSalary() —— 返回 baseSalary + bonus

Programmer 类（继承 Employee）：

新增私有属性：projectBonus（项目奖金，double）
构造方法：Programmer(String name, double baseSalary, double projectBonus)
重写 work() —— 输出 "程序员在编写代码"
重写 calculateSalary() —— 返回 baseSalary + projectBonus

测试类要求：

创建 Manager 对象（"张经理", 15000, 5000），调用 work() 和 showInfo()
创建 Programmer 对象（"李编程", 12000, 3000），调用 work() 和 showInfo()
思考：如果将 Employee 改为非抽象类，把 work() 和 calculateSalary() 改为普通方法，会有什么问题？

预期输出：

经理在管理团队
姓名：张经理，薪资：20000.0
程序员在编写代码
姓名：李编程，薪资：15000.0

练习 4：判断抽象类设计——哪些类应该定义为抽象类

难度：⭐⭐
知识点：抽象类设计思想、何时使用抽象类

判断以下场景中，哪些类应该定义为抽象类，哪些 不应该，并说明理由。

序号	类名	描述
1	`Animal`	有 `move()` 方法，所有子类移动方式不同
2	`Car`	有 `start()`、`stop()` 方法，所有汽车启动和停止方式相同
3	`Payment`	有 `pay()` 方法，微信支付/支付宝/信用卡支付逻辑不同
4	`Student`	有 `study()` 方法，小学生和大学生学习方式不同，但也有共性属性（学号、姓名）
5	`MathUtils`	只有静态工具方法 `max()`、`min()`、`abs()`，不需要子类
6	`Database`	有 `connect()`、`disconnect()`、`executeQuery()`，MySQL/Oracle 实现不同

参考答案思路：

序号	是否抽象？	理由
1	✅ 应该	不同动物的移动方式完全不同（走/飞/游），父类无法给出通用实现
2	❌ 不应	所有汽车的启动和停止方式基本一致，用普通父类即可
3	✅ 应该	不同支付方式的 `pay()` 逻辑完全不同
4	✅ 应该	不同阶段学生学习方式不同，但`study()` 作为统一接口定义是合理的
5	❌ 不应	工具类不需要继承体系，不应定义为抽象类
6	✅ 应该	不同数据库的连接和查询方式不同，适合用抽象类定义规范

第二部分：进阶练习

以下为综合挑战题，融合抽象类与对象数组、排序、多态等知识点。

第 1 题：抽象类 + 对象数组 + 排序——Shape 图形面积排序 ⭐⭐⭐⭐

综合运用抽象类、对象数组、冒泡排序、多态等知识点。

需求说明

利用 练习 2 中定义的 Shape 抽象类及其子类（Circle、Rectangle、Triangle），创建一个图形数组，按 面积从大到小 排序。

类设计

直接复用练习 2 中的 Shape（抽象类）、Circle、Rectangle、Triangle 类。

测试类要求

ShapeSortTest 类：

创建图形数组：创建一个 Shape[] 数组，包含至少 5 个不同的图形对象

示例数据：

   Shape s1 = new Circle("红色", 5.0);             // 面积 ≈ 78.54
   Shape s2 = new Rectangle("蓝色", 4.0, 6.0);     // 面积 = 24.0
   Shape s3 = new Triangle("绿色", 3.0, 4.0, 5.0); // 面积 = 6.0
   Shape s4 = new Circle("黄色", 3.0);             // 面积 ≈ 28.27
   Shape s5 = new Rectangle("紫色", 8.0, 2.0);     // 面积 = 16.0

遍历输出所有图形信息：调用每个元素的 showInfo() 方法
按面积从大到小排序：使用冒泡排序，按 getArea() 返回值降序排列
排序后再次输出所有图形信息
查找面积最大的图形：遍历数组，输出面积最大的图形信息

思考题

数组类型声明为 Shape[]，为什么能存储 Circle、Rectangle、Triangle 等不同类型的对象？这体现了 OOP 的哪个特征？
如果新增一个 Square（正方形）类，它应该继承谁？需要重写哪些方法？
抽象类 Shape 能否直接 new Shape("黑色") 创建对象？为什么？

预期输出（参考）

========== 排序前 ==========
颜色：红色，面积：78.54，周长：31.42
颜色：蓝色，面积：24.00，周长：20.00
颜色：绿色，面积：6.00，周长：12.00
颜色：黄色，面积：28.27，周长：18.85
颜色：紫色，面积：16.00，周长：20.00

========== 排序后（按面积降序） ==========
颜色：红色，面积：78.54，周长：31.42
颜色：黄色，面积：28.27，周长：18.85
颜色：蓝色，面积：24.00，周长：20.00
颜色：紫色，面积：16.00，周长：20.00
颜色：绿色，面积：6.00，周长：12.00

========== 面积最大的图形 ==========
颜色：红色，面积：78.54，周长：31.42

提示：

所有子类构造方法中都需要调用 super(color) 初始化父类属性

Shape[] 数组可以存储任意 Shape 子类的对象——这是多态的体现

排序时使用冒泡排序，比较的是 getArea() 的返回值

面积/周长计算使用 double 类型，输出时使用 System.out.printf("%.2f", value)

第 2 题：抽象类 + 多态——支付系统 Payment ⭐⭐⭐⭐⭐

需求说明

开发一个支付系统，支持多种支付方式。每种支付方式的 支付逻辑不同，但都有支付和退款两个核心行为。

类设计

Payment 抽象类（父类）：

私有属性：amount（支付金额，double）、orderId（订单号，String）
有参构造方法：Payment(double amount, String orderId)
抽象方法：void pay() —— 执行支付
抽象方法：void refund() —— 执行退款
普通方法：showPaymentInfo() —— 输出 "订单号：xxx，金额：xxx，支付方式：xxx"

WeChatPay 类（继承 Payment）：

新增私有属性：openId（微信用户标识，String）
构造方法：WeChatPay(double amount, String orderId, String openId)
重写 pay() —— 输出 "微信支付：扫描二维码，扣款 xxx 元"
重写 refund() —— 输出 "微信退款：原路退回 xxx 元"
重写 showPaymentInfo() —— 输出 "订单号：xxx，金额：xxx，支付方式：微信支付"

AliPay 类（继承 Payment）：

新增私有属性：account（支付宝账号，String）
构造方法：AliPay(double amount, String orderId, String account)
重写 pay() —— 输出 "支付宝支付：跳转支付宝，扣款 xxx 元"
重写 refund() —— 输出 "支付宝退款：原路退回 xxx 元"
重写 showPaymentInfo() —— 输出 "订单号：xxx，金额：xxx，支付方式：支付宝"

CreditCard 类（继承 Payment）：

新增私有属性：cardNumber（信用卡号，String）
构造方法：CreditCard(double amount, String orderId, String cardNumber)
重写 pay() —— 输出 "信用卡支付：刷卡扣款 xxx 元，额度已冻结"
重写 refund() —— 输出 "信用卡退款：解冻额度，退回 xxx 元"
重写 showPaymentInfo() —— 输出 "订单号：xxx，金额：xxx，支付方式：信用卡（尾号xxxx）"（只显示信用卡后4位，使用 cardNumber.substring(cardNumber.length() - 4)）

测试类要求

PaymentTest 类：

创建支付对象数组：创建一个 Payment[] 数组，包含至少 4 笔不同的支付记录

示例数据：

   Payment p1 = new WeChatPay(99.9, "ORDER001", "wx_openid_123");
   Payment p2 = new AliPay(299.0, "ORDER002", "alipay@example.com");
   Payment p3 = new CreditCard(5999.0, "ORDER003", "6222021234567890");
   Payment p4 = new WeChatPay(15.5, "ORDER004", "wx_openid_456");

遍历执行支付：遍历数组，对每个元素调用 pay() 和 showPaymentInfo() 方法
遍历执行退款：遍历数组，对每个元素调用 refund() 方法
统计总支付金额：遍历数组，累加每个元素的 amount，输出总金额

思考题

如果新增一个 ApplePay 类，需要做哪些工作？
如果 pay() 和 refund() 不是抽象方法，而是在父类中写一个默认实现，会有什么弊端？
在实际项目中，抽象类常用于定义「规范」。让所有子类遵循相同的命名和参数，有什么好处？

预期输出（参考）

========== 执行支付 ==========
微信支付：扫描二维码，扣款 99.9 元
订单号：ORDER001，金额：99.9，支付方式：微信支付
支付宝支付：跳转支付宝，扣款 299.0 元
订单号：ORDER002，金额：299.0，支付方式：支付宝
信用卡支付：刷卡扣款 5999.0 元，额度已冻结
订单号：ORDER003，金额：5999.0，支付方式：信用卡（尾号7890）
微信支付：扫描二维码，扣款 15.5 元
订单号：ORDER004，金额：15.5，支付方式：微信支付

========== 执行退款 ==========
微信退款：原路退回 99.9 元
支付宝退款：原路退回 299.0 元
信用卡退款：解冻额度，退回 5999.0 元
微信退款：原路退回 15.5 元

========== 支付统计 ==========
总支付金额：6413.4 元

提示：

所有子类构造方法中都需要调用 super(amount, orderId) 初始化父类属性

showPaymentInfo() 在父类中已经声明为普通方法（非抽象），子类可以选择重写也可以不重写。这里要求重写以便输出不同的支付方式名称

抽象类的意义在于：定义统一规范，强制子类实现特定行为

第三部分：课外拓展

第 3 题：模板方法设计模式——抽象类经典应用 ⭐⭐⭐⭐⭐

说明：模板方法模式（Template Method Pattern）是抽象类的经典应用场景。父类定义算法的「骨架」，子类实现特定的「步骤」。

需求说明

模拟一个「在线考试系统」，每门考试都需要经过以下步骤：

登录验证（所有考试相同）
发放试卷（所有考试相同）
考试进行中（不同科目考试内容不同）← 抽象方法
收卷评分（不同科目评分标准不同）← 抽象方法
公布成绩（所有考试相同）

类设计

ExamTemplate 抽象类（父类）：

普通方法 login() —— 输出 "考生登录系统，验证身份... 登录成功！"
普通方法 deliverPaper() —— 输出 "发放试卷，考试开始！"
抽象方法 void conductExam() —— 考试进行中（不同科目不同）
抽象方法 void gradeExam() —— 收卷评分（不同科目不同）
普通方法 announceResult() —— 输出 "成绩公布！请登录系统查看"
模板方法 final void startExam() —— 按顺序执行完整考试流程：
1. 调用 login()
2. 调用 deliverPaper()
3. 调用 conductExam()
4. 调用 gradeExam()
5. 调用 announceResult()

JavaExam 类（继承 ExamTemplate）：

重写 conductExam() —— 输出 "Java 考试进行中：编写代码，回答选择题..."
重写 gradeExam() —— 输出 "Java 考试评分：检查代码正确性，选择题自动判分..."

MathExam 类（继承 ExamTemplate）：

重写 conductExam() —— 输出 "数学考试进行中：解答微积分、线性代数题目..."
重写 gradeExam() —— 输出 "数学考试评分：答案比对，步骤给分..."

测试类要求

ExamTest 类：

创建 JavaExam 对象，调用 startExam() 方法
创建 MathExam 对象，调用 startExam() 方法
观察：考试流程的「骨架」由父类定义，子类只需实现「考试内容」和「评分方式」两个步骤——这就是模板方法模式

预期输出

========== Java 考试 ==========
考生登录系统，验证身份... 登录成功！
发放试卷，考试开始！
Java 考试进行中：编写代码，回答选择题...
Java 考试评分：检查代码正确性，选择题自动判分...
成绩公布！请登录系统查看

========== 数学考试 ==========
考生登录系统，验证身份... 登录成功！
发放试卷，考试开始！
数学考试进行中：解答微积分、线性代数题目...
数学考试评分：答案比对，步骤给分...
成绩公布！请登录系统查看

思考题

startExam() 方法为什么用 final 修饰？如果不加 final 会怎样？
模板方法模式的核心思想是什么？和「普通继承 + 方法重写」有什么区别？
你在日常生活中有哪些场景可以用模板方法模式来描述？（例如：做饭流程、工作日报提交流程等）

第四部分：接口入门练习

以下练习围绕 接口（Interface） 的基础概念和用法，由浅入深。

练习 5：接口入门——Playable 播放器接口

难度：⭐
知识点：接口定义、接口方法、implements 实现接口

创建一个播放器接口体系：

Playable 接口：

抽象方法：void play() —— 播放
抽象方法：void pause() —— 暂停
抽象方法：void stop() —— 停止

MP3Player 类（实现 Playable）：

私有属性：songName（歌曲名，String）
构造方法：MP3Player(String songName)
实现 play() —— 输出 "正在播放：xxx"
实现 pause() —— 输出 "暂停播放：xxx"
实现 stop() —— 输出 "停止播放：xxx"

VideoPlayer 类（实现 Playable）：

私有属性：movieName（电影名，String）
构造方法：VideoPlayer(String movieName)
实现 play() —— 输出 "正在播放视频：xxx"
实现 pause() —— 输出 "暂停播放视频：xxx"
实现 stop() —— 输出 "停止播放视频：xxx"

测试类要求：

创建 MP3Player 对象（"青花瓷"），依次调用 play()、pause()、stop()
创建 VideoPlayer 对象（"哪吒"），依次调用 play()、pause()、stop()
思考：Playable 接口中三个方法的默认修饰符是什么？

预期输出：

正在播放：青花瓷
暂停播放：青花瓷
停止播放：青花瓷
正在播放视频：哪吒
暂停播放视频：哪吒
停止播放视频：哪吒

练习 6：USB 充电器接口——Charger 充电规范 ⭐（配合课堂代码）

难度：⭐⭐
知识点：接口定义、implements 实现、类继承父类的同时实现接口

参照课堂上的 USB 接口标准示例，创建一个充电器接口体系：

Charger 接口：

抽象方法：void connect() —— 连接设备
抽象方法：void charging() —— 正在充电
抽象方法：void disconnect() —— 断开连接

Device 类（父类）：

私有属性：brand（品牌，String）、model（型号，String）
构造方法：Device(String brand, String model)
getter/setter
普通方法：showInfo() —— 输出 "设备：xxx 品牌：xxx"

Phone 类（继承 Device 并实现 Charger）：

新增私有属性：batteryCapacity（电池容量，int，单位 mAh）
构造方法：Phone(String brand, String model, int batteryCapacity)
实现 connect() —— 输出 "手机已连接充电器"
实现 charging() —— 输出 "手机正在充电，电池容量：xxx mAh"
实现 disconnect() —— 输出 "手机已断开充电器"

Laptop 类（继承 Device 并实现 Charger）：

新增私有属性：power（功率，int，单位 W）
构造方法：Laptop(String brand, String model, int power)
实现 connect() —— 输出 "笔记本电脑已连接电源"
实现 charging() —— 输出 "笔记本电脑正在充电，功率：xxx W"
实现 disconnect() —— 输出 "笔记本电脑已断开电源"

测试类要求：

创建 Phone 对象（"华为", "Mate60", 5000），调用 showInfo()，然后依次调用充电三步骤
创建 Laptop 对象（"联想", "ThinkPad", 65），调用 showInfo()，然后依次调用充电三步骤

预期输出：

设备：Mate60 品牌：华为
手机已连接充电器
手机正在充电，电池容量：5000 mAh
手机已断开充电器
设备：ThinkPad 品牌：联想
笔记本电脑已连接电源
笔记本电脑正在充电，功率：65 W
笔记本电脑已断开电源

练习 7：接口多实现——多功能设备

难度：⭐⭐⭐
知识点：一个类实现多个接口、接口的扩展性

创建一个多功能设备，同时实现拍照和播放两个接口。

Camera 接口：

抽象方法：void takePhoto() —— 拍照
抽象方法：void recordVideo() —— 录像

Playable 接口（复用练习 5 的定义）：

抽象方法：void play() —— 播放
抽象方法：void pause() —— 暂停
抽象方法：void stop() —— 停止

SmartPhone 类（实现 Camera 和 Playable 两个接口）：

私有属性：brand（品牌，String）、model（型号，String）
构造方法：SmartPhone(String brand, String model)
实现 takePhoto() —— 输出 "xxx xxx 拍照：咔嚓！"
实现 recordVideo() —— 输出 "xxx xxx 录像：开始录制视频..."
实现 play() —— 输出 "xxx xxx 播放音乐"
实现 pause() —— 输出 "xxx xxx 暂停播放"
实现 stop() —— 输出 "xxx xxx 停止播放"

注意：xxx xxx 部分使用品牌和型号拼接，如 "苹果 iPhone15"。

测试类要求：

创建 SmartPhone 对象（"苹果", "iPhone15"）
调用拍照功能：takePhoto()、recordVideo()
调用播放功能：play()、pause()、stop()
观察：一个类实现了两个接口，同时拥有了拍照能力和播放能力——这就是接口做功能拓展的优势

思考题：

如果使用抽象类来实现同样的功能，你会怎么设计？能避免「单继承」的限制吗？
接口中的方法默认使用什么修饰符？可以省略不写吗？
接口中的变量默认使用什么修饰符？可以修改接口中变量的值吗？

预期输出：

苹果 iPhone15 拍照：咔嚓！
苹果 iPhone15 录像：开始录制视频...
苹果 iPhone15 播放音乐
苹果 iPhone15 暂停播放
苹果 iPhone15 停止播放

📋 题目总览

序号	所属部分	核心知识点	难度
练习 1	随堂	抽象类定义、抽象方法、子类重写抽象方法	⭐
练习 2	随堂	抽象类：计算周长 + 计算面积、方法重写、super() 调用父类构造方法	⭐⭐
练习 3	随堂	抽象类 + 构造方法 + super()、抽象方法重写	⭐⭐
练习 4	随堂	抽象类设计思想、判断何时使用抽象类	⭐⭐
进阶 1	进阶	抽象类 + 对象数组 + 冒泡排序 + 多态	⭐⭐⭐⭐
进阶 2	进阶	抽象类 + 多态 + 继承 + 综合应用	⭐⭐⭐⭐⭐
拓展 3	课外	模板方法设计模式（抽象类经典应用）	⭐⭐⭐⭐⭐
练习 5	接口入门	接口定义、接口方法、implements 实现接口	⭐
练习 6	接口入门	接口实现、类继承父类同时实现接口（Charger 充电规范）	⭐⭐
练习 7	接口入门	一个类实现多个接口、接口做功能拓展	⭐⭐⭐

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2026-07-23 抽象类（Abstract）基础练习（课堂练习用）

第一部分：随堂练习

练习 1：抽象类入门——Instrument 乐器体系

练习 2：形状抽象类——Shape 图形体系 ⭐（必做）

练习 3：员工抽象类——Employee 工作体系

练习 4：判断抽象类设计——哪些类应该定义为抽象类

第二部分：进阶练习

第 1 题：抽象类 + 对象数组 + 排序——Shape 图形面积排序 ⭐⭐⭐⭐

需求说明

类设计

测试类要求

思考题

预期输出（参考）

第 2 题：抽象类 + 多态——支付系统 Payment ⭐⭐⭐⭐⭐

需求说明

类设计

测试类要求

思考题

预期输出（参考）

第三部分：课外拓展

第 3 题：模板方法设计模式——抽象类经典应用 ⭐⭐⭐⭐⭐

需求说明

类设计

测试类要求

预期输出

思考题

第四部分：接口入门练习

练习 5：接口入门——Playable 播放器接口

练习 6：USB 充电器接口——Charger 充电规范 ⭐（配合课堂代码）

练习 7：接口多实现——多功能设备

📋 题目总览

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