(接口、多态)

版权声明：Java基础，个人笔记。 https://blog.csdn.net/liu19951104/article/details/81516747

1.接口

接口，是java语言中的一种引用类型，是方法的集合，如果说类的内部封装了成员变量、构成方法和成员方法，那么接口的内部主要就是封装了方法，包括抽象方法（JDK 7及以前），默认方法和静态方法（JDK8），私有方法（JDK9）。

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，但是一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。

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），需要实现接口中的所有抽象方法，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。

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：被abstract关键字修饰的方法，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
    }
}

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. 必须重写接口中的所有抽象方法
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 implement 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(); // 吃东西
        a.sleep(); // 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
}

// 定义测试类
public class InterfaceDemo{
    public static void main(String[] args){
        Animal a = new Animal();
        a.fly(); // 天上飞
    }
}

• 重写默认方法，代码入下

// 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(); // 自由自在的飞
    }
}

静态方法的使用

静态与.class文件相关，只能用接口名调用，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(); //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

//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···")
    }
}

接口的多实现

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1，接口2，接口3...{
        // 重写接口中的抽象方法【必须】
        // 重写接口中的默认方法【不重名时可选】
}

抽象方法

接口中，有多个抽象方法，实现类必须重写所有的抽象方法，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，实现类都可以继承使用。如果默认方法有重名的，就必须重写一次。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 methodA(){}
    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的接口名访问静态方法

优先级问题

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("AAAAAAAAAAA");
    }
}

//定义父类
class D{
    public void methodA (){
         System.out.println("DDDDDDDDDDD");
    }
}

// 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(); // DDDDDDDDDDD
    }
}

接口的多继承

一个接口能继承另一个或者多个接口。这与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("AAAAAAAAAAAAAAAA");
    }    
}

interface B {
    public default void method(){
        System.out.println("BBBBBBBBBBBBBBBB");
    }
}

//定义子接口
interface D extends A,B{
   @Override
    publid dafault void method(){
         System.out.println("DDDDDDDDDDDDDDDD");
}

• 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

多态

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性

定义：多态是指同一行为，具有多个不同表示形式

前提：

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】

多态的体现

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

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的方法。代码如下：

//定义父类
public abstract class Animal{
    public abstract void eat();
}

//定义子类
public class Cat extends Animal{
    public void eat(){
         System.out.println("吃鱼");
    }
}
public class Dog extends Animal{
    public void eat(){
         System.out.println("啃骨头");
    }
}

// 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(); // 吃鱼
        //多态形式，创建对象
        Animal a2 = new Dog();
        //调用的是Dog的eat
        a2.eat(); // 啃骨头  
    }
}

多态的好处：

//定义父类
public abstract class Animal{
    public abstract void eat();
}

//定义子类
public class Cat extends Animal{
    public void eat(){
         System.out.println("吃鱼");
    }
}
public class Dog extends Animal{
    public void eat(){
         System.out.println("啃骨头");
    }
}

// 定义测试类
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //多态形式，创建对象
        Animal a = new Cat();
        Animal b = new Dog();
        showCatEat(a);
        showDogEat(b);
/*
        showAnimalEat(a);
        showAnimalEat(b);
*/
        
    }
    public static void showCatEat(Cat a){
        cat.eat();
    }
    public static void showDogEat(Dog b){
        dog.eat();
    }
/*
   以上两个方法均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所代替
*/
    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，父类类型接受子类对象，当然可以把Cat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方法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
• 总而言之，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

引用类型转换

多态的转型分为向上转型和向下转型两种：

• 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();
Animal  a = new Cat();

• 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;
Cat c = (Cat)  a;

为什么要进行转型：

这主要是因为多态的一个小弊端，一般来说，使用多态方式调用方法时遵循"编译看左边，运行看右边"，顾名思义在使用多态调用方法时，我们首先要检查父类中是否有该方法，若是没有，则编译报错，也就是说不能调用子类所特有的方法（编译都报错了，更别提运行了），所以，为了能够调用子类中特有的方法，必须进行向下转型

转型演示，代码如下：

//定义类
public abstract class Animal{
    public abstract void eat();
}

public class Cat extends Animal{
    public void eat(){
         System.out.println("吃鱼");
    }
    public void catchMouse(){
         System.out.println("抓老鼠");
    }
}

public class Dog extends Animal{
    public void eat(){
         System.out.println("啃骨头");
    }
    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(); // 吃鱼
        //向下转型
        Cat c = (Cat) a;
        c.catchMouse(); // 抓老鼠
        //向上转型
        Animal a = new Dog();
        a.eat(); // 啃骨头
        //向下转型
        Dog d = (Dog) a;
        d.watchHouse(); // 看家
    }
} 

转型的异常

转型的过程中，稍不注意，就会发生以下错误：

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，当然不能成Dog类型对象，运行时，当然不可能转换成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 Animal();
        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;  // 调用的是Dog的watchHouse
            d.watchHouse();
        }
    }
}

接口多态的综合案例

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，包括运行功能、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，并具备敲击的方法

案例实现，代码如下：

//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("鼠标点击");
    }
}

//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{
    public void run(){
        System.out.println("笔记本运行");
    }
    //笔记本使用Usb设备，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();
        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"); 
    }
}

//定义测试类
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 usb = new Mouse();
        //笔记本使用鼠标
        lt.useUSB(u) ;

        // 创建键盘实体对象 
        USB usb = new KeyBoard();
        //笔记本使用键盘
        lt.useUSB(kb) ;

        //笔记本关闭
        lt.shutDown();
    }
}