day10【接口、多态】
day10【接口、多态】
今日内容
- 接口
- 三大特征——多态
- 引用类型转换
目标
- 写出定义接口的格式
- 写出实现接口的格式
- 说出接口中成员的特点
- 能够说出使用多态的前提条件
- 理解多态的向上转型
- 理解多态的向下转型
- 能够完成笔记本电脑案例（方法参数为接口）
第一章 接口
1.1 概述
目标:
- 引用数据类型除了类其实还有接口,接下来学习接口的概述
步骤:
- 接口的概述
概括:
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。
小结:
- 接口是引用数据类型,接口中可以写常量,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）。
- 接口的定义需要使用interface关键字,编译之后也会有.class文件
- 接口不能直接创建对象,需要使用类实现接口,创建该实现类的对象来访问接口中的成员
1.2 定义格式
目标:
- 如何定义一个接口
步骤:
- 定义格式的格式
###:
public interface 接口名称 {
// 常量
// 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
}
}小结:
-
接口定义的格式
-
接口中可以定义常量,抽象方法,默认方法,私有方法,静态方法
public interface AInterface { // 常量:固定不变的量,只能赋值一次 // 接口中的常量,默认会有public static final修饰,可以省略,供接口直接访问 public static final int num = 10; int num2 = 20; // 抽象方法:使用abstract修饰,可以省略,没有方法体,供实现类重写 public abstract void method1(); public void method2(); // 默认方法:使用default修饰,不可以省略,供实现类直接调用或者重写 public default void method3(){ System.out.println("AInterface 接口中的默认方法method3..."); } // 静态方法:使用static修饰,不可以省略,只供接口直接调用 public static void method4(){ System.out.println("AInterface 接口中的静态方法method4..."); } // 私有方法:使用private修饰 私有非静态方法,私有静态方法,供接口中的默认方法和静态方法调用 private void method5(){ System.out.println("AInterface 接口中的私有非静态方法method5..."); } private static void method6(){ System.out.println("AInterface 接口中的私有静态方法method6..."); } }
1.3 基本的实现
目标:
- 如何创建已定义好的接口类型的对象呢?
步骤:
- 实现的概述
- 实现的格式
:
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：
- 必须重写接口中所有抽象方法。
- 实现了接口的默认方法，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】
} 小结:
略
接口中常量的使用
public interface AInterface {
// 常量
public static final int num = 10;
}
public class AImplements implements AInterface {
public void show(){
System.out.println(num);// 访问接口中的常量num
}
}
public class Demo1Interface {
public static void main(String[] args) {
/*
使用接口:
接口中的常量只能赋值一次,默认会有public static final修饰,可以省略,供接口直接访问以及实现类中直接访问
默认方法:使用default修饰,不可以省略,供实现类直接调用或者重写
静态方法:使用static修饰,不可以省略,只供接口直接调用
私有方法:使用private修饰 私有非静态方法,私有静态方法,供接口中的默认方法和静态方法调用
*/
System.out.println(AInterface.num);
AImplements aImplements = new AImplements();
aImplements.show();
}
}1.4 抽象方法的使用
目标:
- 接口中的抽象方法如何使用
步骤:
- 实现类为抽象类
- 实现类为非抽象类
讲解:
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
晚上睡小结:
- 实现类为抽象类,可以不用重写接口中的抽象方法
- 实现类为非抽象类,必须全部重写接口中的抽象方法
1.5 默认方法的使用
目标:
- 接口中的默认方法如何使用
步骤:
- 继承默认方法,直接调用
- 重写默认方法
:
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。
- 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- 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：
自由自在的飞小结:
略
1.6 静态方法的使用
目标:
- 接口中的静态方法如何使用
步骤:
- 直接使用接口名访问
:
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~~~小结:
略
1.7 私有方法的使用
目标:
- 接口中的私有方法如何使用
步骤:
- 直接在接口中访问
:
- 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~~~");
}
}小结:
1.8 接口的多实现
目标:
- 接口的多实现
步骤:
- 抽象方法
- 默认方法
- 静态方法
- 父类中的成员方法与接口中的默认方法重名优先级问题
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() {
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小结:
/*
类和接口之间的关系: 实现关系(单实现,多实现,多层实现)
单实现: A类 只实现 A接口
多实现: A类 同时实现 A接口,B接口,C接口...
多层实现: A类 继承 B类 B类实现C接口
多实现: A类 同时实现 A接口,B接口,C接口...
格式:
public class A类 implements B,C{
}
注意情况:
1.抽象方法:
多个接口中有不同名的抽象方法:必须全部重写
多个接口中有同名的抽象方法:只需要重写一次即可
2.默认方法:
多个接口中有不同名的默认方法:可重写,可不重写
多个接口中有同名的默认方法:必须重写一次,实现类中重写的默认方法没有default关键字
3.静态方法:
接口中，存在同名或者不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。
4.私有方法:
接口中，存在同名或者不同名的私有方法并不会冲突，原因是只能在本接口中的默认方法和静态方法中调用
5.优先级的问题:
实现类 可以同时继承一个类,实现多个接口,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
*/1.9 接口的多继承【了解】
目标:
- 接口的多继承
步骤:
- 接口的多继承
- 其他成员特点
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。
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。
小结:
-
多个父接口中有重名的默认方法: 子接口必须重写父接口中重名的默认方法,需要加上default 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。 接口中不能有构造方和静态代码块
接口小结:
接口:
接口的概述:
1.接口是引用数据类型,主要用来写抽象方法和常量,但是接口中可以写:常量,抽象方法,默认方法,私有方法,静态方法
2.接口使用interface关键字来定义
3.接口中没有构造方法,不能创建对象,需要使用类来实现接口(implements)
接口的格式:
public interface 接口名{
常量,抽象方法,默认方法,私有方法,静态方法
}
接口的实现:
public class 实现类名 implements 接口名{
需要重写接口中的抽象方法
默认方法可以选择重写
}
接口和类的关系:实现关系 单实现,多实现,多层实现
注意事项:
1.如果多个接口中有同名的抽象方法,只需要重写一次即可
2.如果多个接口中有同名的默认方法,必须重写一次,不需要加default
接口和接口关系: 继承关系 单继承,多继承,多层继承
注意事项:
1.如果多个接口中有同名的默认方法,必须重写一次,需要加default第二章 多态
2.1 概述
目标:
- 多态的概述
步骤:
- 引入
- 概念
- 形成多态的条件
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。
概念
- 多态： 是指同一行为，不同的对象,具有多个不同表现形式。
- 翻译程序中的多态: 对于同一个方法,不同的对象,方法体不同
形成多态的前提条件【重点】
- 继承或者实现【二选一】
- 方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
- 父类引用指向子类对象【格式体现】 父接口的引用指向实现类对象
小结:
2.2 多态的体现
目标:
- 如何实现多态
步骤:
- 多态的体现
讲解:
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();
}
}小结:
2.2 多态成员的访问特点:
public abstract class Animal {
int age = 10;
public abstract void eat();
public static void show(){
System.out.println("Animal类中的show方法...");
}
}
public class Dog extends Animal {
// 成员变量:
int age = 18;
@Override
public void eat() {
System.out.println("狗吃骨头...");
}
public static void show(){
System.out.println("Dog类中的show方法...");
}
}
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
/*
多态的访问特点:
成员变量: 编译看左边,运行看左边
编译阶段去等于号的左边(父类\父接口),查找是否存成员变量,如果不存在,就编译报错,如果存在就编译通过
运行阶段去等于号的左边(父类\父接口),访问父类\父接口中成员变量的值
成员方法:
非静态方法:编译看左边,运行看右边
编译阶段去等于号的左边(父类\父接口),查找是否存该成员方法,如果不存在,就编译报错,如果存在就编译通过
运行阶段去等于号的右边(父类\父接口),访问子类\实现类中成员方法
静态方法:编译看左边,运行看左边
编译阶段去等于号的左边(父类\父接口),查找是否存该成员方法,如果不存在,就编译报错,如果存在就编译通过
运行阶段去等于号的左边(父类\父接口),访问父类\父接口中成员方法
*/
// 创建一个狗类对象
Animal anl1 = new Dog();
// 访问成员变量age
System.out.println(anl1.age);// 10 18
// 访问eat()方法
anl1.eat();
// 访问show方法
anl1.show();
}
}
2.3 多态的好处
目标:
- 多态的好处
步骤:
- 多态的好处
讲解:
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。
小结:
- 多态的好处: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
- 多态的应用场景:父类类型作为方法形式参数,可以接收所有子类对象
2.4 引用类型转换
目标:
- 引用类型转换
步骤:
- 向上转型
- 向下转型
讲解:
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 类似基本数据类型的强制类型转换
-
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
}
}转型的目的:就是为了在多态中调用子类特有的方法
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
}
}
}小结:
- instanceof关键字
- 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。
第三章 接口多态的综合案例
目标:
- 接口多态的综合案例
步骤:
- 了解需求
- 分析需求
- 代码实现
讲解:
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();
}
}