java day10【接口、多态】

时间:2019-07-11
本文章向大家介绍java day10【接口、多态】,主要包括java day10【接口、多态】使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

第一章 接口

1.1 概述

接口,是Java语言中一种引用类型,是方法的集合,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),私有方法 (JDK 9)。

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。

引用数据类型:数组,类,接口。

接口的使用,它不能创建对象,但是可以被实现( implements ,类似于被继承)。一个实现接口的类(可以看做 是接口的子类),需要实现接口中所有的抽象方法,创建该类对象,就可以调用方法了,否则它必须是一个抽象 类

1.2 定义格式

public interface 接口名称 {

// 抽象方法

// 默认方法

// 静态方法

// 私有方法

}

含有抽象方法

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。

代码如下:

public interface InterFaceName {

public abstract void method();

}

含有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。

代码如下:

public interface InterFaceName {

public default void method() {

// 执行语句

}

public static void method2() {

// 执行语句

}

}

含有私有方法和私有静态方法

私有方法:使用 private 修饰,供接口中的默认方法或者静态方法调用

代码如下:

public interface InterFaceName {

private void method() {

// 执行语句

}

}

1.3 基本的实现

实现的概述

类与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。

非抽象子类实现接口:

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。

实现格式:

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】

}

抽象方法的使用

必须全部实现,代码如下:

定义接口:

public interface LiveAble {

// 定义抽象方法

public abstract void eat();

public abstract void sleep();

}

定义实现类:

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");

}

}

定义测试类:

public class InterfaceDemo {

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

默认方法的使用

可以继承,可以重写,二选一,但是只能通过实现类的对象来调用。

1. 继承默认方法,代码如下:

定义接口:

public interface LiveAble {

public default void fly(){

System.out.println("天上飞");

}

}

定义实现类:

public class Animal implements LiveAble {

// 继承,什么都不用写,直接调用

}

定义测试类:

public class InterfaceDemo {

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

2. 重写默认方法,代码如下:

定义接口:

public interface LiveAble {

public default void fly(){

System.out.println("天上飞");

}

}

定义实现类:

public class Animal implements LiveAble {

@Override

public void fly() {

System.out.println("自由自在的飞");

}

}

定义测试类:

public class InterfaceDemo {

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

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:

public interface LiveAble {

public static void run(){

System.out.println("跑起来~~~");

}

}

定义实现类:

public class Animal implements LiveAble {

//无法重写静态方法

}

定义测试类:

public class InterfaceDemo {

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~~~

私有方法的使用

私有方法:只有默认方法可以调用。

私有静态方法:默认方法和静态方法可以调用。

如果一个接口中有多个默认方法,并且方法中有重复的内容,那么可以抽取出来,封装到私有方法中,供默认方法 去调用。从设计的角度讲,私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。同学们在已学技术的基础上,可以自行测试。

定义接口:

public interface LiveAble {

default void func(){

func1();

func2();

}

private void func1(){

System.out.println("跑起来~~~");

}

private void func2(){

System.out.println("跑起来~~~");

}

}

1.4 接口的多实现

之前学过,在继承体系中,一个类只能继承一个父类。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:

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】

}

[ ]: 表示可选操作。

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() { Sys

tem.out.println("showA");

}

@Override

public void showB() {

System.out.println("showB");

}

@Override

public void show() {

System.out.println("show");

}

}

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");

}

}

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.

优先级的问题

当一个类,既继承一个父类,又实现若干个接口时,父类中的成员方法与接口中的默认方法重名,子类就近选择执 行父类的成员方法。代码如下:

定义接口:

interface A {

public default void methodA(){

System.out.println("AAAAAAAAAAAA");

}

}

定义父类:

class D {

public void methodA(){

System.out.println("DDDDDDDDDDDD");

}

}

定义子类:

class C extends D implements A {

// 未重写methodA方法

}

定义测试类:

public class Test {

public static void main(String[] args) {

C c = new C();

c.methodA();

}

}

输出结果:

DDDDDDDDDDDD

1.5 接口的多继承【了解】

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");

}

}

小贴士:

子接口重写默认方法时,default关键字可以保留。

子类重写默认方法时,default关键字不可以保留。

1.6 其他成员特点

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。

接口中,没有构造方法,不能创建对象。

接口中,没有静态代码块。

第二章 多态

2.1 概述

引入

多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。

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。

定义

多态: 是指同一行为,具有多个不同表现形式。

前提【重点】

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 多态的体现

多态体现的格式:

父类类型 变量名 = new 子类对象;

变量名.方法名();

父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。

代码如下:

Fu f = new Zi();

f.method();

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。

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

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

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 性与便利。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 引用类型转换

多态的转型分为向上转型与向下转型两种

向上转型

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。

当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。

使用格式:

父类类型 变量名 = new 子类类型();

如:Animal a = new Cat();

向下转型

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。

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。

使用格式:

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;

如:Cat c =(Cat) a;

为什么要转型

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。

转型演示,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

}

}

转型的异常

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。这两个类型并没有任何继承关系,不符合类型转换的定义。 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 接口多态的综合案例

3.1 笔记本电脑

笔记本电脑(laptop)通常具备使用USB设备的功能。在生产时,笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口, 但具体是什么USB设备,笔记本厂商并不关心,只要符合USB规格的设备都可以。

定义USB接口,具备最基本的开启功能和关闭功能。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,实现USB接口,否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。

3.2 案例分析

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,要实现USB接口,并具备点击的方法

键盘类,要实现USB接口,具备敲击的方法

3.3 案例实现

定义USB接口:

interface USB {

void open();// 开启功能

void close();// 关闭功能

}

定义鼠标类:

class Mouse implements USB {

public void open() {

System.out.println("鼠标开启,红灯闪一闪");

}

public void close() {

System.out.println("鼠标关闭,红灯熄灭");

}

public void click(){

System.out.println("鼠标单击");

}

}

定义键盘类:

class KeyBoard implements USB {

public void open() {

System.out.println("键盘开启,绿灯闪一闪");

}

public void close() {

System.out.println("键盘关闭,绿灯熄灭");

}

public void type(){

System.out.println("键盘打字");

}

}

定义笔记本类:

class Laptop {

// 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();

// 类型转换,调用特有方法

if(usb instanceof Mouse){

Mouse m = (Mouse)usb;

m.click();

}else if (usb instanceof KeyBoard){

KeyBoard kb = (KeyBoard)usb;

kb.type();

}

usb.close();

}

} public void shutDown() {

System.out.println("笔记本关闭");

}

}

测试类,代码如下:

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 创建笔记本实体对象

Laptop lt = new Laptop();

// 笔记本开启

lt.run();

// 创建鼠标实体对象

Usb u = new Mouse();

// 笔记本使用鼠标

lt.useUSB(u);

// 创建键盘实体对象

KeyBoard kb = new KeyBoard();

// 笔记本使用键盘

lt.useUSB(kb);

// 笔记本关闭

lt.shutDown();

}

}

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