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JavaSE第11篇:面向对象之接口、多态

时间:2020-07-25 23:20:01      阅读:63      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:inter   小麻烦   als   抽象方法   out   toc   状态   abs   rri   

核心概述:本篇我们将学习面向对象中的接口和多态,接口类似我们之前学习继承时的父类或抽象类,接口与众不同的时,接口中跟多的定义事物的功能(方法),子类或实现类可以实现或重写接口中的方法。而接口或继承,则是多态的前提。合理地利用多态可以提高我们程序的可扩展性和灵活性。

第一章:接口

1.1-接口概述(了解)

什么是接口

Java中的接口是一系列方法的声明,是一些方法特征的集合

一个接口只有方法的特征(只有声明)没有方法的实现(没有方法体),因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现,而这些实现可以具有不同的行为(功能)

如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法,那么接口的内部主要就是封装了方法,包含抽象方法(JDK 7及以前),默认方法和静态方法(JDK 8)。

总而言之,Java中的接口就是一系列方法声明的集合。

**为什么需要接口 **

接口的优势:

  • 是多态的基础
  • 可以多实现(可以理解为多继承)

接口是一种引用数据类型

接口的定义,它与定义类方式相似,但是使用 interface 关键字。它也会被编译成.class文件,但一定要明确它并不是类,而是另外一种引用数据类型。

类和接口都是java代码,都会转换为字节码文件

public class 类名.java → 类名.class

public interface 接口名.java → 接口名.class

1.2-接口的定义格式(记忆)

定义格式:关键字 interface

public interface 接口名称 {
    // 抽象方法
    // 默认方法
    // 静态方法
}

接口中定义抽象方法

抽象方法:使用abstract 关键字修饰,可以省略,没有方法体。该方法供子类实现使用。

public interface InterFaceName {
    public abstract void method();
}

接口中定义默认方法和静态方法

默认方法:使用 default 修饰,不可省略,供子类调用或者子类重写。

静态方法:使用 static 修饰,供接口直接调用。

public interface InterFaceName {
    public default void method() {
        // 执行语句
    }
    public static void method2() {
        // 执行语句    
    }
}

1.3-接口的使用方式(记忆)

我们之前学习继承时,父类需要子类继承。而接口和继承中父类相似,也需要一个类似子类的实现类来实现接口。

接口的实现

接口的关系为实现关系,即类实现接口,该类可以称为接口的实现类,也可以称为接口的子类

实现的动作类似继承,格式相仿,只是关键字不同,实现使用 implements关键字。

非抽象类实现接口注意事项

  1. 必须重写接口中所有抽象方法。
  2. 继承了接口的默认方法,即可以直接调用,也可以重写。

子类实现接口格式

public class 类名 implements 接口名 {
    // 重写接口中抽象方法【必须】
  	// 重写接口中默认方法【可选】
} 

子类实现接口中的抽象方法

对于接口中定义的抽象方法,子类必须全部实现(重写)。代码如下:

定义一个接口:LiveAble

public interface LiveAble {
    // 定义抽象方法
    public abstract void eat();
    public abstract void sleep();
}

定义一个实现类:Animal

public class Animal implements LiveAble {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃东西");
    }

    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("晚上睡");
    }
}

定义一个测试类:Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象  
        Animal a = new Animal();
        // 调用实现后的方法
        a.eat();
        a.sleep();
    }
}
/*
	输出结果:
		吃东西
		晚上睡
*/

子类使用或重写接口中的默认方法

对于接口中的默认方法,子类可以继承,也可以重写,二选一,但是只能通过实现类的对象来调用。

直接使用默认方法,代码如下:

定义接口:LiveAble

public interface LiveAble {
    public default void fly(){
        System.out.println("天上飞");
    }
}

定义实现类:Animal

public class Animal implements LiveAble {
	// 继承,什么都不用写,直接调用
}

定义测试类:Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象  
        Animal a = new Animal();
        // 调用默认方法
        a.fly();
    }
}
/*
    输出结果:
    	天上飞
*/

或者重写默认方法,代码如下

定义接口:LiveAble 同上

定义实现类:Animal

public class Animal implements LiveAble {
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("自由自在的飞");
    }
}

定义测试类:Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建子类对象  
        Animal a = new Animal();
        // 调用重写方法
        a.fly();
    }
}
/*
    输出结果:
    	自由自在的飞
*/

接口中静态方法的使用

静态与.class 文件相关,只能使用接口名调用,不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用,代码如下:

定义接口:LiveAble

public interface LiveAble {
    public static void run(){
        System.out.println("跑起来~~~");
    }
}

定义实现类:Animal

public class Animal implements LiveAble {
	// 无法重写静态方法
}

定义测试类:Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // Animal.run(); // 【错误】无法继承方法,也无法调用
        LiveAble.run(); // 
    }
}
/*
    输出结果:
    	跑起来~~~
*/

接口中不能定义成员变量,可以定义常量

接口中,无法定义成员变量,但是可以定义常量,其值不可以改变,默认使用public static final修饰。

定义接口:LiveAble

public interface LiveAble {
   int NUM0 ; // 错误,必须赋值  
   int NUM1 =10; // 正确 , 省去了默认修饰符 public static final
   public static final int NUM2= 100; // 正确 , 完整写法
}

定义测试类:

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Live.NUM1);
        System.out.println(Live.NUM2);
    }
}
/*
    输出结果:
    10
    100
*/

1.4-接口的多实现(记忆)

在继承体系中,一个类只能继承一个父类(单继承)。

而对于接口而言,一个类是可以实现多个接口的,这叫做接口的多实现

并且,一个类能继承一个父类,同时实现多个接口

实现格式

public class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... {
    // 重写接口中抽象方法【必须】
  	// 重写接口中默认方法【不重名时可选】
} 

[ ]中的格式: 表示可选操作。

接口多实现的抽象方法

接口中,有多个抽象方法时,实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的,只需要重写一次。代码如下:

定义多个接口:

interface A {
    public abstract void showA();
    public abstract void show();
}

interface B {
    public abstract void showB();
    public abstract void show();
}

定义实现类:

public class C implements A,B{
    @Override
    public void showA() {
        System.out.println("showA");
    }

    @Override
    public void showB() {
        System.out.println("showB");
    }

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("show");
    }
}

接口多实现的默认方法

接口中,有多个默认方法时,实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的,必须重写一次。代码如下:

定义多个接口:

interface A {
    public default void methodA(){}
    public default void method(){}
}

interface B {
    public default void methodB(){}
    public default void method(){}
}

定义实现类:

public class C implements A,B{
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("method");
    }
}

接口多实现中的静态方法

接口中,存在同名的静态方法并不会冲突,原因是只能通过各自接口名访问静态方法。

public interface MyInterface{
    public static void inter(){
        system.out.println("接口静态方法");
    }
}

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //接口名直接调用
        MyInterface.inter();
    }
}

1.5 接口的多继承 (记忆)

一个接口能继承另一个或者多个接口,这和类之间的继承比较相似。

接口的继承使用 extends 关键字,子接口继承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的,那么子接口需要重写一次。代码如下:

定义父接口:

interface A {
    public default void method(){
        System.out.println("AAAAAAAAAAAAAAAAAAA");
    }
}

interface B {
    public default void method(){
        System.out.println("BBBBBBBBBBBBBBBBBBB");
    }
}

定义子接口:

interface D extends A,B{
    @Override
    public default void method() {
        System.out.println("DDDDDDDDDDDDDD");
    }
}

1.6 抽象类和接口的区别(理解)

通过实例进行分析和代码演示抽象类和接口的用法。

举例:犬和缉毒犬

犬:

  • 行为:吼叫;吃饭;

缉毒犬:

  • 行为:吼叫;吃饭;缉毒;

思考

由于犬分为很多种类,他们吼叫和吃饭的方式不一样,在描述的时候不能具体化,也就是吼叫和吃饭的行为不能明确。

当描述行为时,行为的具体动作不能明确,这时,可以将这个行为写为抽象行为,那么这个类也就是抽象类。

可是当缉毒犬有其他额外功能时,而这个功能并不在这个事物的体系中。这时可以让缉毒犬具备犬科自身特点的同时也有其他额外功能,可以将这个额外功能定义接口中。

代码

interface 缉毒{
	public abstract void 缉毒();
}
//定义犬科的这个提醒的共性功能
abstract class 犬科{
    public abstract void 吃饭();
    public abstract void 吼叫();
}
// 缉毒犬属于犬科一种,让其继承犬科,获取的犬科的特性,
//由于缉毒犬具有缉毒功能,那么它只要实现缉毒接口即可,这样即保证缉毒犬具备犬科的特性,也拥有了缉毒的功能
class 缉毒犬 extends 犬科 implements 缉毒{

	public void 缉毒() {
	}
	void 吃饭() {
	}
	void 吼叫() {
	}
}
class 缉毒猪 implements 缉毒{
	public void 缉毒() {
	}
}

通过示例总结抽象类和接口的区别

相同点:

  • 都位于继承的顶端,用于被其他类实现或继承;

  • 都不能直接实例化对象;

  • 都包含抽象方法,其子类都必须覆写这些抽象方法;

区别:

  • 抽象类为部分方法提供实现,避免子类重复实现这些方法,提高代码重用性;接口只能包含抽象方法;

  • 一个类只能继承一个直接父类(可能是抽象类),却可以实现多个接口(接口弥补了Java的单继承);

  • 抽象类为继承体系中的共性内容,接口为继承体系中的扩展功能;

语法具体区别:

  • 成员区别

    • 抽象类
      • 变量,常量;有构造方法;有抽象方法,也有非抽象方法
    • 接口
      • 常量;抽象方法
  • 关系区别

    • 类与类
      • 继承,单继承
    • 类与接口
      • 实现,可以单实现,也可以多实现
    • 接口与接口
      • 继承,单继承,多继承
  • 设计理念区别

    • 抽象类

      • 对类抽象,包括属性、行为
    • 接口

      • 对行为抽象,主要是行为

第二章:多态

2.1-多态概述(了解)

什么是多态?

首先,多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。

多态Polymorphism,按字面意思就是“多种状态”。

生活中,比如跑的动作,小猫、小狗和大象,跑起来是不一样的。再比如飞的动作,昆虫、鸟类和飞机,飞起来也是不一样的。可见,同一行为,通过不同的事物,可以体现出来的不同的形态。多态,描述的就是这样的状态。

在面向对象编程中,多态是指同一行为,具有多个不同表现形式

技术图片

多态的前提

  1. 继承或者实现【二选一】
  2. 方法的重写【意义体现:不重写,无意义】
  3. 父类引用指向子类对象【格式体现】

2.2-多态的语法格式(记忆)

语法格式

父类类型 变量名 = new 子类();
变量名.方法名();

父类类型:是指子类继承的父类类型,或者实现的父接口类型

示例代码:

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误;如果有,执行的是子类重写后方法。

定义父类:

public abstract class Animal {  
    public abstract void eat();  
}  

定义子类:

class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式,创建对象
        Animal a1 = new Cat();  
        // 调用的是 Cat 的 eat
        a1.eat();          

        // 多态形式,创建对象
        Animal a2 = new Dog(); 
        // 调用的是 Dog 的 eat
        a2.eat();               
    }  
}

2.3-多态的好处(理解)

实际开发的过程中,父类类型作为方法形式参数,传递子类对象给方法,进行方法的调用,更能体现出多态的扩展性与灵活性

示例代码如下:

定义父类:

public abstract class Animal {  
    public abstract void eat();  
}  

定义子类:

class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式,创建对象
        Cat c = new Cat();  
        Dog d = new Dog(); 

        // 调用showCatEat 
        showCatEat(c);
        // 调用showDogEat 
        showDogEat(d); 

        /*
        以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代
        而执行效果一致
        */
        showAnimalEat(c);
        showAnimalEat(d); 
    }

    public static void showCatEat (Cat c){
        c.eat(); 
    }

    public static void showDogEat (Dog d){
        d.eat();
    }

    public static void showAnimalEat (Animal a){
        a.eat();
    }
}

由于多态特性的支持,showAnimalEat方法的Animal类型,是Cat和Dog的父类类型,父类类型接收子类对象,当然可以把Cat对象和Dog对象,传递给方法。

当eat方法执行时,多态规定,执行的是子类重写的方法,那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致,所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。

不仅仅是替代,在扩展性方面,无论之后再多的子类出现,我们都不需要编写showXxxEat方法了,直接使用showAnimalEat都可以完成。

所以,多态的好处,体现在,可以使程序编写的更简单,并有良好的扩展。

2.4-多态的转型(理解)

多态的转型分为向上转型向下转型两种:

向上转型

多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程,这个过程是默认的。

表现形式:当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。

父类类型  变量名 = new 子类类型();
如:Animal a = new Cat();

向下转型

父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。

表现形式:一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如:
	Animal a = new Cat();   // Cat 向上转型为Animal a表示Cat转型后的Animal类型
	Cat c =(Cat) a;         // 已经向上转型的Cat类型a,向下强制转型为Cat

为什么还要向下转型呢

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。示例代码如下:

定义类:

abstract class Animal {  
    abstract void eat();  
}  

class Cat extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃鱼");  
    }  
    public void catchMouse() {  
        System.out.println("抓老鼠");  
    }  
}  

class Dog extends Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃骨头");  
    }  
    public void watchHouse() {  
        System.out.println("看家");  
    }  
}

定义测试类:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat(); 				// 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        Cat c = (Cat)a;       
        c.catchMouse(); 		// 调用的是 Cat 的 catchMouse
    }  
}

转型异常

转型的过程中,一不小心就会遇到这样的问题,请看如下代码:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        Dog d = (Dog)a;       
        d.watchHouse();        // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
    }  
}

这段代码可以通过编译,但是运行时,却报出了 ClassCastException ,类型转换异常!这是因为,明明创建了Cat类型对象,运行时,当然不能转换成Dog对象的。

为了避免ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof 关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:

变量名 instanceof 数据类型 
// 如果变量属于该数据类型,返回true。
// 如果变量不属于该数据类型,返回false。

所以,转换前,我们最好先做一个判断,代码如下:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 向上转型  
        Animal a = new Cat();  
        a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat

        // 向下转型  
        if (a instanceof Cat){
            Cat c = (Cat)a;       
            c.catchMouse();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse
        } else if (a instanceof Dog){
            Dog d = (Dog)a;       
            d.watchHouse();       // 调用的是 Dog 的 watchHouse
        }
    }  
}

第三章:综合案例

需求:

定义笔记本类,具备开机,关机和使用USB设备的功能。

具体是什么USB设备,笔记本并不关心,只要符合USB规格的设备都可以。

鼠标和键盘要想能在电脑上使用,那么鼠标和键盘也必须遵守USB规范,不然鼠标和键盘的生产出来无法使用;

进行描述笔记本类,实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘

  • USB接口,包含开启功能、关闭功能

  • 笔记本类,包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能

  • 鼠标类,要符合USB接口

  • 键盘类,要符合USB接口

分析:

阶段一:使用笔记本,笔记本有运行功能,需要笔记本对象来运行这个功能

阶段二:想使用一个鼠标,又有一个功能使用鼠标,并多了一个鼠标对象。

阶段三:还想使用一个键盘 ,又要多一个功能和一个对象。

问题:每多一个功能就需要在笔记本对象中定义一个方法,不爽,程序扩展性极差。

解决:使用多态机制,降低鼠标、键盘等外围设备和笔记本电脑的耦合性。

技术图片

代码:

 //定义鼠标、键盘,笔记本三者之间应该遵守的规则
 public interface USB {
	void open();// 开启功能

	void close();// 关闭功能
}
//鼠标实现USB规则
public class Mouse implements USB {
	public void open() {
		System.out.println("鼠标开启");
	}

	public void close() {
		System.out.println("鼠标关闭");
	}
}
//键盘实现USB规则
public class KeyBoard implements USB {
	public void open() {
		System.out.println("键盘开启");
	}

	public void close() {
		System.out.println("键盘关闭");
	}
}
//定义笔记本
public class NoteBook {
	// 笔记本开启运行功能
	public void run() {
		System.out.println("笔记本运行");
	}

	// 笔记本使用usb设备,这时当笔记本对象调用这个功能时,必须给其传递一个符合USB规则的USB设备
	public void useUSB(USB usb) {
		// 判断是否有USB设备
		if (usb != null) {
			usb.open();
			usb.close();
		}
	}
	public void shutDown() {
		System.out.println("笔记本关闭");
	}
}
//测试
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建笔记本实体对象
		NoteBook nb = new NoteBook();
		// 笔记本开启
		nb.run();

		// 创建鼠标实体对象
		Mouse m = new Mouse();
		// 笔记本使用鼠标
		nb.useUSB(m);

		// 创建键盘实体对象
		KeyBoard kb = new KeyBoard();
		// 笔记本使用键盘
		nb.useUSB(kb);

		// 笔记本关闭
		nb.shutDown();
	}
}

技术图片

JavaSE第11篇:面向对象之接口、多态

标签:inter   小麻烦   als   抽象方法   out   toc   状态   abs   rri   

原文地址:https://www.cnblogs.com/lpl666/p/13375738.html

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