第二阶段 day05 接口 多态
第二阶段 day05 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
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：
package com.witty.interfacetest;
/*
接口可以含有抽象方法
*/
public interface InterfaceDemo01 {
public abstract void method();
}
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：
package com.witty.interfacetest;
/*
接口可以含有私有方法和静态方法
*/
public interface InterfaceDemo02 {
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：
- 必须重写接口中所有抽象方法。
- 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】
// 重写接口中的默认方法【可选】
}
抽象方法的使用
必须全部实现，代码如下：
定义接口：
package com.witty.interfacetest.demo01;
// 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：
package com.witty.interfacetest.demo01;
// 实现类 Animal 实现LiveAble接口
public class Animal implements LiveAble {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃饭饭。。。");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("睡觉觉。。。");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo01;
/*
测试类
*/
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Animal a = new Animal();
// 调用实现方法
a.eat(); // 吃饭饭。。。
a.sleep(); // 睡觉觉。。。
}
}
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。
- 继承默认方法，代码如下：
定义接口：
package com.witty.interfacetest.demo02;
// 接口 定义默认方法
public interface LiveAble {
public default void fly() {
System.out.println("天上飞。");
}
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo02;
// 实现类
public class Animal implements LiveAble {
// 继承， 可以什么都不用写，直接调用
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo02;
/*
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();
}
}
- 重写默认方法，代码如下：
定义接口：
package com.witty.interfacetest.demo03;
// 接口 定义默认方法
public interface LiveAble {
public default void fly() {
System.out.println("天上飞。");
}
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo03;
// 实现类
public class Animal implements LiveAble {
// 重写接口中的方法
public void fly() {
System.out.println("猪在天上飞。梦想还是要有的，万一实现了呢！！！");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo03;
/*
测试类
*/
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Animal a = new Animal();
// 调用重写后的默认方法
a.fly(); // 猪在天上飞。梦想还是要有的，万一实现了呢！！！
}
}
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：
package com.witty.interfacetest.demo04;
// 接口 定义静态方法
public interface LiveAble {
public static void run() {
System.out.println("在仙剑奇侠传中，有这样的故事。" +
"彭于晏演的角色断了双臂。被变化为鸟， " +
"阿蛮也化身为鸟，去陪伴着他，带他飞翔。");
}
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo04;
// 实现类
public class Animal implements LiveAble {
// 无法重写静态方法。
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo04;
/*
测试类
*/
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
// Animal.run(); // 错误无法继承方法
LiveAble.run(); // 可以接口直接调用
}
}
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：
package com.witty.interfacetest.demo05;
/*
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。
*/
public interface LiveAble {
// 默认方法
public default void fun() {
fun1();
fun2();
}
// 静态方法
public static void funa() {
// fun1(); // 错误
fun2();
}
// 私有方法 private
private void fun1 () {
System.out.println("咸鱼翻面还是咸鱼。");
}
// 私有静态方法 private static
private static void fun2 () {
System.out.println("愿你永远只腐烂一面。另一面还能看看。");
}
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo05;
// 实现类
public class Animal implements LiveAble {
// 无法重写静态方法。
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo05;
/*
测试类
*/
public class InterfaceDemo {
public static void main(String[] args) {
LiveAble.funa(); // 愿你永远只腐烂一面。另一面还能看看。
}
}
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... {
// 重写接口中抽象方法【必须】
// 重写接口中默认方法【不重名时候可选】
}
[] :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：
package com.witty.interfacetest.demo06;
/*
接口a 中 2个方法 showA() 和 show()
*/
public interface A {
public abstract void showA();
public abstract void show();
}
package com.witty.interfacetest.demo06;
/*
接口a 中 2个方法 showB() 和 show()
*/
public interface B {
public abstract void showB();
public abstract void show();
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo06;
public class Abs implements A, B {
@Override
public void showA() {
System.out.println("重写抽象方法a");
}
@Override
public void showB() {
System.out.println("重写抽象方法b");
}
@Override
public void show() {
System.out.println("两个接口中相同的抽象方法show ， 只会重写这一次。");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo06;
public class AbsTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建Abs对象
Abs abs = new Abs();
abs.showA(); // 重写抽象方法a
abs.showB(); // 重写抽象方法b
abs.show(); // 两个接口中相同的抽象方法show ， 只会重写这一次。
}
}
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
package com.witty.interfacetest.demo07;
/*
接口a 中 2个方法 showA() 和 show()
*/
public interface A {
public default void showA() {
System.out.println("showA()");
}
public default void show() {
System.out.println("a show()");
}
}
package com.witty.interfacetest.demo07;
/*
接口a 中 2个方法 showB() 和 show()
*/
public interface B {
public default void showB() {
System.out.println("showB()");
}
public default void show() {
System.out.println("b show()");
}
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo07;
public class Abs implements A, B {
// 必须重写 方法名重复的方法
@Override
public void show() {
System.out.println("show AB");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo07;
public class AbsTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建Abs对象
Abs abs = new Abs();
// 使用方法
abs.showA(); // showA()
abs.showB(); // showB()
abs.show(); // show AB
}
}
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：
package com.witty.interfacetest.demo08;
/*
接口
*/
public interface A {
public default void method() {
System.out.println("AAAAAAAAAAAA");
}
}
定义父类：
package com.witty.interfacetest.demo08;
public class B {
public void method() {
System.out.println("bbbbbbbbbbbbbbb");
}
}
定义子类实现类：
package com.witty.interfacetest.demo08;
public class C extends B implements A {
// 未重写method方法
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo08;
public class AbcTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建C的对象
C c = new C();
// 使用方法 这里接口与父类方法名重名，优先使用父类中的方法。
c.method(); // bbbbbbbbbbbbbbb
}
}
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：
package com.witty.interfacetest.demo09;
// 父接口
public interface A {
public default void method() {
System.out.println("aaa");
}
}
package com.witty.interfacetest.demo09;
// 父接口
public interface B {
public default void method() {
System.out.println("bbb");
}
}
定义子接口：
package com.witty.interfacetest.demo09;
// 子接口基础父接口
public interface C extends A, B {
// 重名必须重写方法
@Override
default void method() {
System.out.println("ccccccc");
}
}
定义实现类：
package com.witty.interfacetest.demo09;
// 实现父接口
public class D implements C {
// 不重写默认方法
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo09;
// 测试类
public class AbcTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建对象
D d = new D();
// 使用方法
d.method(); // ccccccc
}
}
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】
- 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】
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：
package com.witty.interfacetest.demo10;
/*
父类
*/
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
定义子类：
package com.witty.interfacetest.demo10;
/*
子类
*/
public class Cat extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("猫吃鱼。");
}
}
package com.witty.interfacetest.demo10;
/*
子类
*/
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("狗吃骨头。");
}
public void eats() {
System.out.println("狗跑的欢快。");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo10;
/*
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cat 的 eat
a1.eat(); // 猫吃鱼。
// 多态形式 创建对象
Animal a2 = new Dog();
// 调用的事Dog 的eat
a2.eat(); // 狗吃骨头。
// 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。
// a2.eats(); // 父类没有的方法，多态方式下，报错
}
}
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：
package com.witty.interfacetest.demo11;
/*
父类
*/
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
定义子类：
package com.witty.interfacetest.demo11;
/*
子类
*/
public class Cat extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("猫吃鱼。");
}
}
package com.witty.interfacetest.demo11;
/*
子类
*/
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("狗吃骨头。");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo11;
/*
测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
Cat c = new Cat();
Dog d = new Dog();
// 调用 showCatEat
showCatEat(c);
// 调用showDogEat
showDogEat(d);
System.out.println("----------");
/*
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); // 猫吃鱼
showAnimalEat(d); // 狗吃骨头
}
private static void showAnimalEat(Animal a) {
a.eat();
}
private static void showDogEat(Dog d) {
d.eat();
}
private static void showCatEat(Cat c) {
c.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 [强制转换类型]
- 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：
package com.witty.interfacetest.demo12;
/*
定义父类
*/
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
定义子类：
package com.witty.interfacetest.demo12;
/*
子类
*/
public class Cat extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃鱼。");
}
public void catchMouse() {
System.out.println("抓老鼠。");
}
}
package com.witty.interfacetest.demo12;
/*
子类
*/
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃骨头。");
}
public void catchMouse() {
System.out.println("看家。");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo12;
/*
测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的事 Cat 的 eat
// 向下转型
Cat c = (Cat) a;
c.catchMouse(); // 调用的的是 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：
package com.witty.interfacetest.demo12;
/*
测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的事 Cat 的 eat
// 向下转型
Cat c = (Cat) a;
c.catchMouse(); // 调用的的是 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：
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
所有，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：
package com.witty.interfacetest.demo12;
/*
测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的事 Cat 的 eat
// 向下转型
if (a instanceof Cat) {
Cat c = (Cat) a;
c.catchMouse(); // 调用的事Cat 的 catchMouse
} else if ( a instanceof Dog) {
Dog d = (Dog) a;
d.watchHouse(); // 调用的事Dog的witchHouse
}
}
}
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：
package com.witty.interfacetest.demo13;
/*
USB接口，包含开启功能、关闭功能
*/
public interface Usb {
// 开启
public abstract void open();
// 关闭
public abstract void close();
}
定义鼠标类：
package com.witty.interfacetest.demo13;
/*
鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法
*/
public class Mouse implements Usb {
@Override
public void open() {
System.out.println("鼠标开启。");
}
public void click() {
System.out.println("鼠标点击。");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("鼠标关闭。");
}
}
定义键盘类：
package com.witty.interfacetest.demo13;
/*
键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法
*/
public class Keyboard implements Usb {
@Override
public void open() {
System.out.println("打开键盘。。。");
}
public void knock() {
System.out.println("键盘敲击。。。");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("关闭键盘。。。");
}
}
定义笔记本类：
package com.witty.interfacetest.demo13;
/*
笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
*/
public class NoteBook {
public void run() {
System.out.println("笔记本开机运行。");
}
// 使用usb设备
public void runUsb(Usb usb) {
// 先判断是否有usb设备。
if (usb == null) {
System.out.println("没有use设备接入。");
} else {
// 有usb设备，进行判断
if (usb instanceof Mouse) {
// 鼠标
((Mouse) usb).click(); // 向下转型
} else if (usb instanceof Keyboard) {
// 键盘
((Keyboard) usb).knock(); // 向下转型
}
}
}
public void outRun() {
System.out.println("笔记本关机爆炸。");
}
}
定义测试类：
package com.witty.interfacetest.demo13;
/*
测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建实体对象
Mouse mouse = new Mouse();
Keyboard keyboard = new Keyboard();
NoteBook nb = new NoteBook();
// 调用笔记本对象方法
nb.run();
nb.runUsb(mouse); // 向上转型 使用鼠标
nb.runUsb(keyboard); // 向上转型 使用键盘
nb.outRun();
}
}