Java基础语法10（接口、多态）

java基础语法10（接口、多态）

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

• 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：

• 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"); 
	} 
}

• 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"); 
	} 
}

注意：

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 fifinal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。

2.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：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：

• 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：

• 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 
	} 
}

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：

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 
		} 
	} 
}

3. 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(); 
	} 
}

转载：https://blog.csdn.net/qq_42768841/article/details/105813937