关于java:JavaSE第11篇面向对象之接口多态

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。

第一章：接口

1.1- 接口概述（理解）

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

1.2- 接口的定义格局（记忆）

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}
}

1.3- 接口的应用形式（记忆）

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

1. 必须重写接口中所有形象办法。
2. 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
*/

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();}
}

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");
    }
}

1.6 抽象类和接口的区别（了解）

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

第二章：多态

2.1- 多态概述（理解）

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

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

2.2- 多态的语法格局（记忆）

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();}  
}

2.3- 多态的益处（了解）

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。

2.4- 多态的转型（了解）

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}
    }  
}

第三章：综合案例

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();}
}