Java 接口和多态

一、接口

1.1 接口的概述

接口是功能的集合，同样可看做是一种数据类型，是比抽象类更为抽象的类。

接口只描述所应该具备的方法，并没有具体实现，具体的实现由接口的实现类(相当于接口的子类)来完成。这样将功能的定义与实现分离，优化了程序设计。

1.2 接口的格式&使用

1.2.1 接口的格式

与定义类的class不同，接口定义时需要使用interface关键字。

定义接口所在的仍为.java文件，虽然声明时使用的为interface关键字的编译后仍然会产生.class文件。这点可以让我们将接口看做是一种只包含了功能声明的特殊类。

定义格式：

public interface 接口名 {
抽象方法1;
抽象方法2;
抽象方法3;
}

1.2.2 接口的使用

接口中的方法全是抽象方法，直接 new 接口来调用方法没有意义，Java也不允许这样干。

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口。实现的动作类似继承，只是关键字不同，实现使用implements。

其他类(实现类)实现接口后，就相当于声明：我应该具备这个接口中的功能。实现类仍然需要重写方法以实现具体的功能。

格式：

class 类 implements 接口 {
    重写接口中方法
}

在类实现接口后，该类就会将接口中的抽象方法继承过来，此时该类需要重写该抽象方法，完成具体的逻辑。

1.2.3 案例代码一

实例

/*
 * Java语言的继承是单一继承，一个子类只能有一个父类（一个儿子只能有一个亲爹）
 * Java语言给我们提供了一种机制，用于处理继承单一的局限性的，接口
 * 
 * 接口：接口是一个比抽象类还抽象的类，接口里所有的方法全是抽象方法，接口和类的关系是实现，implements
 * interface
 * 
 * 格式：
 *         interface 接口名 {
 * 
 *         }
 * 
 */
public class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BillGates gates = new BillGates();
        gates.code();
    }
}
 
 
class Boss {
    public void manage() {
        System.out.println("管理公司");
    }
}
 
class Programmer {
    public void code() {
        System.out.println("敲代码");
    }
}
 
//比尔盖茨
class BillGates extends Programmer {
    
}

1.3 接口中成员的特点

• 1、接口中可以定义变量，但是变量必须有固定的修饰符修饰，public static final 所以接口中的变量也称之为常量，其值不能改变。后面我们会讲解fnal关键字
• 2、接口中可以定义方法，方法也有固定的修饰符，public abstract
• 3、接口不可以创建对象。
• 4、子类必须覆盖掉接口中所有的抽象方法后，子类才可以实例化。否则子类是一个抽象类。

1.3.1 案例代码二

实例

/*
 * 接口的成员特点：
 *         只能有抽象方法
 *         只能有常量
 *         默认使用public&abstract修饰方法
 *         只能使用public&abstract修饰方法
 *         默认使用public static final来修饰成员变量
 * 
 * 建议：建议大家手动的给上默认修饰符
 * 
 * 注意：
 *         接口不能创建对象（不能实例化）
 *         类与接口的关系是实现关系，一个类实现一个接口必须实现它所有的方法
 
 */
public class InterfaceDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //Animal a = new Animal();
        //Animal.num;
    }
}
 
 
interface Animal {
    public static final int num = 10;
    
    public abstract void eat();
}
 
class Cat implements Animal {
 
    public void eat() {
        
    }
    
}

1.4 接口和类的关系

• A:类与类之间: 继承关系,一个类只能直接继承一个父类,但是支持多重继承
• B:类与接口之间: 只有实现关系,一个类可以实现多个接口
• C:接口与接口之间: 只有继承关系,一个接口可以继承多个接口

1.4.1 案例代码三

实例

/*
 * 
 * 类与类：继承关系，单一继承，多层继承
 * 类与接口：实现关系，多实现
 * 接口与接口的关系：继承关系，多继承
 */
public class InterfaceDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        
    }
}
 
interface InterA extends InterB {
    public abstract void method();
}
 
interface InterB {
    public abstract void function();
}
 
interface InterC extends InterA {
    
}
 
class Demo implements InterC {
 
    @Override
    public void method() {
        // TODO Auto-generated method stub
        
    }
 
    @Override
    public void function() {
        // TODO Auto-generated method stub
        
    }
}

1.5 接口的思想

前面学习了接口的代码体现，现在来学习接口的思想，接下里从生活中的例子进行说明。

举例：我们都知道电脑上留有很多个插口，而这些插口可以插入相应的设备，这些设备为什么能插在上面呢？主要原因是这些设备在生产的时候符合了这个插口的使用规则，否则将无法插入接口中，更无法使用。发现这个插口的出现让我们使用更多的设备。

接口的出现方便后期使用和维护，一方是在使用接口（如电脑），一方在实现接口（插在插口上的设备）。例如：笔记本使用这个规则（接口），电脑外围设备实现这个规则（接口）。

集合体系中大量使用接口：

Collection 接口

    List 接口

       ArrayList 实现类

       LinkedList 实现类

    Set 接口

1.6 接口优点

• 1.类与接口的关系，实现关系，而且是多实现，一个类可以实现多个接口，类与类之间是继承关系，java 中的继承是单一继承，一个类只能有一个父类，打破了继承的局限性。
• 2.对外提供规则（USB接口）
• 3.降低了程序的耦合性（可以实现模块化开发，定义好规则，每个人实现自己的模块，提高了开发的效率）

1.7 接口和抽象类的区别

1.共性：不断的进行抽取，抽取出抽象的，没有具体实现的方法,都不能实例化（不能创建对象）

2.区别

1: 与类的关系

(1)类与接口是实现关系，而且是多实现，一个类可以实现多个接口，类与抽象类是继承关系，Java中的继承是单一继承，多层继承，一个类只能继承一个父类，但是可以有爷爷类

(2)区别2： 成员

a.成员变量
抽象类可以有成员变量，也可以有常量
接口只能有常量，默认修饰符public static final

b.成员方法
抽象类可以有抽象方法，也可以有非抽象方法
接口只能有抽象方法，默认修饰符 public abstract

c.构造方法
抽象类有构造方法，为子类提供
接口没有构造方法

1.8 运动员案例

1.8.1 案例代码四

实例

/*     
 *  篮球运动员和教练
    乒乓球运动员和教练
    现在篮球运动员和教练要出国访问,需要学习英语
    请根据你所学的知识,分析出来哪些是类,哪些是抽象类,哪些是接口
 */
public class InterfaceTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建篮球运动员对象
        BasketBallPlayer bbp = new BasketBallPlayer();
        bbp.name = "女兆月日";
        bbp.age = 35;
        bbp.gender = "男";
        bbp.sleep();
        bbp.study();
        bbp.speak();
        System.out.println("-------------");
        //创建乒乓球教练对象
        PingpangCoach ppc = new PingpangCoach();
        ppc.name = "刘胖子";
        ppc.age = 40;
        ppc.gender = "男";
        ppc.sleep();
        ppc.teach();
        //ppc.speak();
        
        
        
    }
}
 
class Person {
    String name;//姓名
    int age;//年龄
    String gender;//性别
    
    //无参构造
    public Person() {}
    
    //有参构造
    public Person(String name,int age,String gender) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.gender = gender;
    }
    
    //吃
    public void eat() {
        System.out.println("吃饭");
    }
    
    //睡
    public void sleep() {
        System.out.println("睡觉");
    }
}
 
//学习说英语
interface SpeakEnglish {
    public abstract void speak();
}
 
//运动员
abstract class Player extends Person {
    //学习
    public abstract void study();
}
 
//教练
abstract class Coach  extends Person {
    //教
    public abstract void teach();
}
 
//篮球运动员
class BasketBallPlayer extends Player  implements SpeakEnglish{
 
    @Override
    public void study() {
        System.out.println("学扣篮");
    }
 
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("说英语");
    }
    
}
//乒乓球运动员
class PingpangPlayer extends Player {
 
    @Override
    public void study() {
        System.out.println("学抽球");
    }
    
}
//篮球教练
class BasketBallCoach extends Coach implements SpeakEnglish {
 
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("教扣篮");
    }
 
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("说英语");
    }
    
}
//乒乓球教练
class PingpangCoach extends Coach {
 
    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("教抽球");
    }
    
}

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二、多态

2.1 多态概述

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

现实事物经常会体现出多种形态，如学生，学生是人的一种，则一个具体的同学张三既是学生也是人，即出现两种形态。

Java 作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如 Student 类继承了 Person 类，一个 Student 的对象便既是 Student，又是 Person。

2.2 多态的定义与使用格式

多态的定义格式：及时就是父类的引用变量指向子类对象

父类类型  变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();

A：普通类多态定义的格式

父类 变量名 = new 子类();

如：

class Fu {}
class Zi extends Fu {}
//类的多态使用
Fu f = new Zi();

B：抽象类多态定义的格式

抽象类 变量名 = new 抽象类子类();

如：

abstract class Fu {
public abstract void method();
}
class Zi extends Fu {
public void method(){
System.out.println(“重写父类抽象方法”);
}
}
//类的多态使用
Fu fu= new Zi();

C：接口多态定义的格式

接口 变量名 = new 接口实现类();

如：

interface Fu {
public abstract void method();
}
class Zi implements Fu {
public void method(){
System.out.println(“重写接口抽象方法”);
}
}
//接口的多态使用
Fu fu = new Zi();

2.2.1 案例代码

实例

/*
 * 多态的前提：
 *     子父类的继承关系
 *     方法的重写
 *     父类引用指向子类对象
 * 
 * 动态绑定：运行期间调用的方法，是根据其具体的类型
 * 
 * 
 * 
 * 
 */
public class PoymorphicDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*Cat c = new Cat();
        c.eat();*/
        
        //父类引用 Animal a
        //指向     =
        //子类对象 new Cat()
        
        Animal a = new Cat();
        a.eat();
        
    }
}
 
class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("吃东西");
    }
}
 
 
class Cat extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

2.3 多态成员的特点

A:多态成员变量

当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：

• 编译时期：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。
• 运行时期：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。

简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。

B:多态成员方法

• 编译时期：参考引用变量所属的类，如果没有类中没有调用的方法，编译失败。
• 运行时期：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。

简而言之：编译看左边，运行看右边

2.3.1 案例代码六

实例

/*
 *    
 *     多态的成员特点:
 *         成员变量  编译时看的是左边，运行时看的左边
 *         成员方法  编译时看的是左边，运行时看右边
 *         静态方法  编译时看的是左边，运行时看的也是左边
 * 
 * 
 * 编译时看的都是左边，运行时成员方法看的是右边，其他（成员变量和静态的方法）看的都是左边
 * 
 */
public class PoymorphicDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Dad d = new Kid();
        //System.out.println(d.num);
        
        //d.method();
        d.function();//使用变量去调用静态方法，其实相当于用变量类型的类名去调用
    }
}
 
class Dad {
    int num = 20;
    
    public void method() {
        System.out.println("我是父类方法");
    }
    
    public static void function() {
        System.out.println("我是父类静态方法");
    }
}
 
class Kid extends Dad {
    int num = 10;
    
    public void method() {
        System.out.println("我是子类方法");
    }
    
    public static void function() {
        System.out.println("我是子类静态方法");
    }
}

2.4 多态中向上转型与向下转型

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

A:向上转型：当有子类对象赋值给一个父类引用时，便是向上转型，多态本身就是向上转型的过程。

使用格式：

父类类型  变量名 = new 子类类型();

如：

Person p = new Student();

B:向下转型：一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式，将父类引用转为子类引用，这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象，是无法向下转型的

使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;

如:

Student stu = (Student) p;  // 变量p 实际上指向 Student 对象

实例

/*
 *    
 *     多态中的向上转型和向下转型:
 * 
 *  引用类型之间的转换
 *      向上转型
 *          由小到大(子类型转换成父类型)
 *      向下转型
 *          由大到小
 *  基本数据类型的转换
 *      自动类型转换
 *          由小到大
 *          byte short char --- int --- long --- float --- double
 *      强制类型转换
 *          由大到小
 *          
 *     
 * 
 */
public class PoymorphicDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal2 a = new Dog();//向上转型
        //a.eat();
        
        Dog d = (Dog)a;//向下转型
        d.swim();
        
    }
}
 
class Animal2 {
    public void eat() {
        System.out.println("吃东西");
    }
}
 
 
class Dog extends Animal2 {
    public void eat() {
        System.out.println("啃骨头");
    }
    
    public void swim() {
        System.out.println("狗刨");
    }
}

2.5 多态的优缺点

实例

/*
 *    
 *     多态的优缺点
 *         优点：可以提高可维护性（多态前提所保证的），提高代码的可扩展性
        缺点：无法直接访问子类特有的成员
 */
public class PoymorphicDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        MiFactory factory = new MiFactory();
        factory.createPhone(new MiNote());
        
        factory.createPhone(new RedMi());
    }
 
    
}
 
class MiFactory {
    /*public void createPhone(MiNote mi) {
        mi.call();
    }
    
    public void createPhone(RedMi mi) {
        mi.call();
    }*/
    
    public void createPhone(Phone p) {
        p.call();
    }
    
}
 
interface Phone {
    public void call();
}
 
//小米Note
class MiNote implements Phone{
    public void call() {
        System.out.println("小米Note打电话");
    }
}
 
//红米
class RedMi implements Phone {
    public void call() {
        System.out.println("红米打电话");
    }
}