关于java:JavaSE第11篇面向对象之接口多态

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外围概述：本篇咱们将学习面向对象中的接口和多态，接口相似咱们之前学习继承时的父类或抽象类，接口不同凡响的时，接口中跟多的定义事物的性能（办法），子类或实现类能够实现或重写接口中的办法。而接口或继承，则是多态的前提。正当地利用多态能够进步咱们程序的可扩展性和灵活性。

什么是接口

Java 中的接口是 一系列办法的申明 ，是一些 办法特色的汇合。

一个接口 只有办法的特色（只有申明）没有 办法的实现（没有办法体），因而这些办法能够在不同的中央被不同的类实现，而这些实现能够具备不同的行为（性能）

如果说类的外部封装了成员变量、构造方法和成员办法，那么接口的外部次要就是 封装了办法，蕴含形象办法（JDK 7 及以前），默认办法和静态方法（JDK 8）。

总而言之，Java 中的接口就是一系列办法申明的汇合。

为什么须要接口

接口的劣势：

是多态的根底
能够多实现（能够了解为多继承）

接口是一种援用数据类型

接口的定义，它与定义类形式类似，然而应用 interface 关键字。它也会被编译成.class 文件，但肯定要明确它并不是类，而是另外一种援用数据类型。

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

定义格局：关键字 interface

public interface 接口名称 {
    // 形象办法
    // 默认办法
    // 静态方法
}

接口中定义形象办法

形象办法：应用abstract 关键字润饰，能够省略，没有办法体。该办法供子类实现应用。

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

接口中定义默认办法和静态方法

默认办法：应用 default 润饰，不可省略，供子类调用或者子类重写。

静态方法：应用 static 润饰，供接口间接调用。

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

咱们之前学习继承时，父类须要子类继承。而接口和继承中父类类似，也须要一个相似子类的实现类来实现接口。

接口的实现

类与接口的关系为实现关系，即 类实现接口 ，该类能够称为接口的 实现类 ，也能够称为 接口的子类。

实现的动作相似继承，格局相仿，只是关键字不同，实现应用 implements关键字。

非抽象类实现接口注意事项

必须重写接口中所有形象办法。
继承了接口的默认办法，即能够间接调用，也能够重写。

子类实现接口格局

public class 类名 implements 接口名 {
    // 重写接口中形象办法【必须】// 重写接口中默认办法【可选】}

子类实现接口中的 形象办法

对于接口中定义的形象办法，子类必须全副实现（重写）。代码如下：

定义一个接口：LiveAble

public interface LiveAble {
    // 定义形象办法
    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("吃货色");
    }

    @Override
    public void sleep() {System.out.println("早晨睡");
    }
}

定义一个测试类：Test

public class Test {public static void main(String[] args) {
        // 创立子类对象  
        Animal a = new Animal();
        // 调用实现后的办法
        a.eat();
        a.sleep();}
}
/*
    输入后果：吃货色
        早晨睡
*/

子类应用或重写接口中的 默认办法

对于接口中的默认办法，子类能够继承，也能够重写，二选一，然而只能通过实现类的对象来调用。

间接应用默认办法，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，什么都不必写，间接调用}

定义测试类：Test

public class Test {public static void main(String[] args) {
        // 创立子类对象  
        Animal a = new Animal();
        // 调用默认办法
        a.fly();}
}
/*
    输入后果：天上飞
*/

或者重写默认办法，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("无拘无束的飞");
    }
}

定义测试类：Test

public class Test {public static void main(String[] args) {
        // 创立子类对象  
        Animal a = new Animal();
        // 调用重写办法
        a.fly();}
}
/*
    输入后果：无拘无束的飞
*/

接口中 静态方法 的应用

动态与.class 文件相干，只能应用接口名调用，不能够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 {// 无奈重写静态方法}

定义测试类：Test

public class Test {public static void main(String[] args) {// Animal.run(); //【谬误】无奈继承办法, 也无奈调用
        LiveAble.run(); //}
}
/*
    输入后果：跑起来~~~
*/

接口中 不能定义成员变量, 能够定义常量

接口中，无奈定义成员变量，然而能够定义常量，其值不能够扭转，默认应用 public static final 润饰。

定义接口：LiveAble

public interface LiveAble {
   int NUM0 ; // 谬误, 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 , 残缺写法
}

定义测试类：

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

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，一个类是能够实现多个接口的，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。

实现格局

public class 类名 [extends 父类名] implements 接口名 1, 接口名 2, 接口名 3... {
    // 重写接口中形象办法【必须】// 重写接口中默认办法【不重名时可选】}

[]中的格局：示意可选操作。

接口多实现的形象办法

接口中，有多个形象办法时，实现类必须重写所有形象办法 。如果形象办法有重名的，只须要重写一次。 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");
    }
}

接口多实现的默认办法

接口中，有多个默认办法时，实现类都可继承应用。如果默认办法有重名的，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抵触，起因是只能通过各自接口名拜访静态方法。

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){
        // 接口名间接调用
        MyInterface.inter();}
}

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拟类似。

接口的继承应用 extends 关键字，子接口继承父接口的办法。如果父接口中的默认办法有重名的，那么子接口须要重写一次。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");
    }
}

通过实例进行剖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：呼啸；吃饭；

缉毒犬：

行为：呼啸；吃饭；缉毒；

思考

因为犬分为很多品种，他们呼啸和吃饭的形式不一样，在形容的时候不能具体化，也就是呼啸和吃饭的行为不能明确。

当形容行为时，行为的具体动作不能明确，这时，能够将这个行为写为形象行为，那么这个类也就是抽象类。

可是当缉毒犬有其余额定性能时，而这个性能并不在这个事物的体系中。这时能够让缉毒犬具备犬科本身特点的同时也有其余额定性能，能够将这个额定性能定义接口中。

代码

interface 缉毒{public abstract void 缉毒();
}
// 定义犬科的这个揭示的共性功能
abstract class 犬科{public abstract void 吃饭();
    public abstract void 呼啸();}
// 缉毒犬属于犬科一种，让其继承犬科，获取的犬科的个性，// 因为缉毒犬具备缉毒性能，那么它只有实现缉毒接口即可，这样即保障缉毒犬具备犬科的个性，也领有了缉毒的性能
class 缉毒犬 extends 犬科 implements 缉毒{public void 缉毒() { }
    void 吃饭() {}
    void 呼啸() {}
}
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，用于被其余类实现或继承；
都不能间接实例化对象；
都蕴含形象办法，其子类都必须覆写这些形象办法；

区别：

抽象类为局部办法提供实现，防止子类反复实现这些办法，进步代码重用性；接口只能蕴含形象办法；
一个类只能继承一个间接父类(可能是抽象类)，却能够实现多个接口(接口补救了 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大性能；

语法具体区别：

成员区别
- 抽象类
  - 变量，常量；有构造方法；有形象办法，也有非形象办法
- 接口
  - 常量；形象办法
关系区别
- 类与类
  - 继承，单继承
- 类与接口
  - 实现，能够单实现，也能够多实现
- 接口与接口
  - 继承，单继承，多继承
设计理念区别
- 抽象类
  - 对类形象，包含属性、行为
- 接口
  - 对行为形象，次要是行为

什么是多态？

首先，多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大个性。

多态 Polymorphism，按字面意思就是“多种状态”。

生存中，比方跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比方飞的动作，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，能够体现进去的不同的状态。多态，形容的就是这样的状态。

在面向对象编程中，多态是指 同一行为 ，具备 多个不同表现形式。

多态的前提

继承或者实现【二选一】
办法的重写【意义体现：不重写，无意义】
父类援用指向子类对象【格局体现】

语法格局：

父类类型 变量名 = new 子类()；变量名. 办法名();

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：

当应用多态形式调用办法时，首先查看父类中是否有该办法，如果没有，则编译谬误；如果有，执行的是子类重写后办法。

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) {
        // 多态模式，创建对象
        Animal a1 = new Cat();  
        // 调用的是 Cat 的 eat
        a1.eat();          

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

理论开发的过程中，父类类型作为办法形式参数，传递子类对象给办法，进行办法的调用，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) {
        // 多态模式，创建对象
        Cat c = new Cat();  
        Dog d = new Dog(); 

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

        /*
        以上两个办法, 均能够被 showAnimalEat(Animal a)办法所代替
        而执行成果统一
        */
        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();
    }
}

因为多态个性的反对，showAnimalEat 办法的 Animal 类型，是 Cat 和 Dog 的父类类型，父类类型接管子类对象，当然能够把 Cat 对象和 Dog 对象，传递给办法。

当 eat 办法执行时，多态规定，执行的是子类重写的办法，那么成果天然与 showCatEat、showDogEat 办法统一，所以 showAnimalEat 齐全能够代替以上两办法。

不仅仅是代替，在扩展性方面，无论之后再多的子类呈现，咱们都不须要编写 showXxxEat 办法了，间接应用 showAnimalEat 都能够实现。

所以，多态的益处，体现在，能够使程序编写的更简略，并有良好的扩大。

多态的转型分为 向上转型 与向下转型 两种：

向上转型

多态自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：当父类援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：一个曾经向上转型的子类对象，将父类援用转为子类援用，能够应用强制类型转换的格局，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 示意 Cat 转型后的 Animal 类型
    Cat c =(Cat) a;         // 曾经向上转型的 Cat 类型 a，向下强制转型为 Cat

为什么还要向下转型呢？

当应用多态形式调用办法时，首先查看父类中是否有该办法，如果没有，则编译谬误。也就是说，不能调用 子类领有，而父类没有的办法。编译都谬误，更别说运行了。这也是多态给咱们带来的一点 ” 小麻烦 ”。所以，想要调用子类特有的办法，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}  
}

转型异样

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】}  
}

这段代码能够通过编译，然而运行时，却报出了 ClassCastException，类型转换异样！这是因为，明明创立了 Cat 类型对象，运行时，当然不能转换成 Dog 对象的。

为了防止 ClassCastException 的产生，Java 提供了 instanceof 关键字，给援用变量做类型的校验，格局如下：

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，咱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}
    }  
}

需要：

定义笔记本类，具备开机，关机和应用 USB 设施的性能。

具体是什么 USB 设施，笔记本并不关怀，只有合乎 USB 规格的设施都能够。

鼠标和键盘要想能在电脑上应用，那么鼠标和键盘也必须恪守 USB 标准，不然鼠标和键盘的生产进去无奈应用；

进行形容笔记本类，实现笔记本应用 USB 鼠标、USB 键盘

USB 接口，蕴含开启性能、敞开性能
笔记本类，蕴含运行性能、关机性能、应用 USB 设施性能
鼠标类，要合乎 USB 接口
键盘类，要合乎 USB 接口

剖析：

阶段一：应用笔记本，笔记本有运行性能，须要笔记本对象来运行这个性能

阶段二：想应用一个鼠标，又有一个性能应用鼠标，并多了一个鼠标对象。

阶段三：还想应用一个键盘，又要多一个性能和一个对象。

问题：每多一个性能就须要在笔记本对象中定义一个办法，不爽，程序扩展性极差。

解决：应用多态机制，升高鼠标、键盘等外围设备和笔记本电脑的耦合性。

代码：

 // 定义鼠标、键盘，笔记本三者之间应该恪守的规定
 public interface USB {void open();// 开启性能

    void close();// 敞开性能}
// 鼠标实现 USB 规定
public class Mouse implements USB {public void open() {System.out.println("鼠标开启");
    }

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

    public void close() {System.out.println("键盘敞开");
    }
}
// 定义笔记本
public class NoteBook {
    // 笔记本开启运行性能
    public void run() {System.out.println("笔记本运行");
    }

    // 笔记本应用 usb 设施，这时当笔记本对象调用这个性能时，必须给其传递一个合乎 USB 规定的 USB 设施
    public void useUSB(USB usb) {
        // 判断是否有 USB 设施
        if (usb != null) {usb.open();
            usb.close();}
    }
    public void shutDown() {System.out.println("笔记本敞开");
    }
}
// 测试
public class Test {public static void main(String[] args) {
        // 创立笔记本实体对象
        NoteBook nb = new NoteBook();
        // 笔记本开启
        nb.run();

        // 创立鼠标实体对象
        Mouse m = new Mouse();
        // 笔记本应用鼠标
        nb.useUSB(m);

        // 创立键盘实体对象
        KeyBoard kb = new KeyBoard();
        // 笔记本应用键盘
        nb.useUSB(kb);

        // 笔记本敞开
        nb.shutDown();}
}

正文完

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发表至： java

2020-07-25

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第一章：接口

1.1- 接口概述（理解）

1.2- 接口的定义格局（记忆）

1.3- 接口的应用形式（记忆）

1.4- 接口的多实现（记忆）

1.5 接口的多继承（记忆）

1.6 抽象类和接口的区别（了解）

第二章：多态

2.1- 多态概述（理解）

2.2- 多态的语法格局（记忆）

2.3- 多态的益处（了解）

2.4- 多态的转型（了解）

第三章：综合案例

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