Абстрактный класс — это специальный тип класса в объектно-ориентированном программировании, предназначенный для служебного (базового) использования. Он не может быть инстанцирован напрямую, то есть невозможно создать объект абстрактного класса. Его задача — предоставить общее поведение (реализованное частично или полностью) и интерфейс (методы, которые обязаны реализовать подклассы) для других классов-наследников.

Абстрактные классы играют важную роль в проектировании архитектуры программ, когда необходимо определить базовый "скелет" для группы классов, но оставить детали реализации на усмотрение потомков.

Основные характеристики абстрактного класса

Невозможность создания экземпляра напрямую
Абстрактный класс не может быть инстанцирован:

<br/>abstract class Animal {
abstract void makeSound();
}
// Ошибка:
// Animal animal = new Animal(); // Нельзя

1. **Может содержать как абстрактные, так и реализованные методы
   **

   • Абстрактные методы — объявлены, но не реализованы.

   • Обычные методы — реализованы как в обычном классе.

abstract class Shape {
abstract double area(); // абстрактный метод
void printType() {
System.out.println("Это фигура");
}
}

Может содержать поля и конструкторы
Абстрактный класс может хранить состояние и иметь конструкторы, которые могут вызываться при создании объекта подкласса:

<br/>abstract class Animal {
String name;
Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
class Dog extends Animal {
Dog(String name) {
super(name);
}
}

1. Может наследоваться, но не реализовываться
   Абстрактный класс служит базой для наследования. Подклассы обязаны реализовать все абстрактные методы.

2. Может быть расширен только одним классом
   Во многих языках (например, Java, C#) класс может наследоваться только от одного абстрактного класса (одиночное наследование), в отличие от интерфейсов, которые можно реализовывать множественно.

Когда использовать абстрактный класс

1. Когда есть общая логика, которую нужно переиспользовать в нескольких классах.

2. Когда нужно определить шаблон поведения, но реализацию деталей оставить на усмотрение потомков.

3. Когда классы-потомки имеют общее состояние или поля.

4. Когда поведение не должно быть определено через множественное наследование (как с интерфейсами).

Отличие от обычного класса

Языковые особенности (на примере Java)

Ключевое слово abstract указывается перед классом:

<br/>abstract class Vehicle { ... }

Также abstract используется перед методом без реализации:

<br/>abstract void move();

• Класс, содержащий хотя бы один абстрактный метод, обязан быть абстрактным сам по себе.

Пример в Java

abstract class Animal {
String name;
Animal(String name) {
this.name = name;
}
abstract void makeSound();
void sleep() {
System.out.println(name + " is sleeping");
}
}
class Cat extends Animal {
Cat(String name) {
super(name);
}
@Override
void makeSound() {
System.out.println("Meow");
}
}
public class Test {
public static void main(String\[\] args) {
Animal myCat = new Cat("Whiskers");
myCat.makeSound(); // Meow
myCat.sleep(); // Whiskers is sleeping
}
}
Пример в C#
abstract class Shape {
public abstract double Area();
public void Describe() {
Console.WriteLine("Это геометрическая фигура");
}
}
class Circle : Shape {
public double Radius { get; set; }
public Circle(double radius) {
Radius = radius;
}
public override double Area() {
return Math.PI \* Radius \* Radius;
}
}

Пример в Python

Python не имеет встроенного ключевого слова abstract, но есть модуль abc:

from abc import ABC, abstractmethod
class Animal(ABC):
def \__init_\_(self, name):
self.name = name
@abstractmethod
def speak(self):
pass
class Dog(Animal):
def speak(self):
print("Bark")
dog = Dog("Buddy")
dog.speak() # Bark

Шаблонный метод (Template Method Pattern)

Абстрактные классы часто используются в паттерне "Шаблонный метод", где определён общий алгоритм, а детали делегируются подклассам.

abstract class DataProcessor {
public final void process() {
readData();
processData();
saveData();
}
abstract void readData();
abstract void processData();
void saveData() {
System.out.println("Saving data...");
}
}

Абстрактные классы и полиморфизм

Абстрактные классы позволяют использовать полиморфизм — обращаться к объекту через ссылку на базовый абстрактный тип, скрывая конкретную реализацию.

List<Animal> animals = Arrays.asList(new Dog("Rex"), new Cat("Tom"));
for (Animal a : animals) {
a.makeSound(); // Вызывается конкретная реализация
}

Таким образом, абстрактный класс — это механизм, позволяющий определить структуру поведения с возможностью частичной реализации, инкапсуляцией общего состояния и установлением контрактов для подклассов, без возможности непосредственного создания экземпляра этого класса.