09—JAVA—类（多态，接口）

01接口

1.1什么是接口？

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如何定义一个接口？

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
}

接口中含有抽象方法
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，子类必须实现父接口中的抽象方法。

//定义一个接口
public interface InterFaceName {
	//抽象方法
	public abstract void method();
}

接口中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。

默认方法的使用意义：
因为实现接口的子类必须重写父接口中的抽象方法，如果定义的父接口需要扩展（添加方法），把方法定义成抽象方法，那么所有子类必须要重写这个抽象方法，否则会报错，这时候我们就可以把这个新添加的方法定义成默认方法就可以了，子类不需要必须重写，也不会报错

//定义接口
public interface InterFaceName {
	//定义默认方法
	public default void method() {
	// 执行语句
	}
	//定义静态方法 
	public static void method2() {
	// 执行语句
	}
}

接口中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
调用规则
通过接口名字调用私有静态方法，或者通过默认方法调用私有静态方法

public interface InterFaceName {
	private void method() {
	// 执行语句
	}
}

1.3接口的实现

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】
	// 重写接口中默认方法【可选】
}

接口中含有抽象方法的使用：
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
	//重写抽象方法
	public void eat() {
		System.out.println("吃东西");
	} 
	@Override
	public void sleep() {
		System.out.println("晚上睡");
	}
}

接口中含有默认方法的使用
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默认方法

第一种：继承写法
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

第二种：重写
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

接口中含有静态方法的使用
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。
在类中定义的静态方法可以用实现类对象名调用，但是不推荐。
在接口定义个静态方法只能用接口名称调用

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~~~

接口中含有私有方法的使用
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("私有方法func1");
	} 
	private void func2(){
		System.out.println("私有方法func2");
	}
}

1.4 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。
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【不重名时可选】
}

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
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
	//C类继承的A，B接口中都有show方法，重写一个即可
	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。
如果没有重名的，子类可以继承父类中的所有默认方法。
如果有重名的，子类不重写的话，调用时编译器就会懵逼，不知道去调用那个接口中的默认方法，如果重写了，编译器会优先调用子类重写的默认方法。
定义接口：

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
	//子类必须重写父接口中的重名方法
	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。

1.5接口的多继承【了解】

接口继承接口
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

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接口中其他成员的特点

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，其值不可以变，默认使用public static final修饰。
接口中，没有构造方法（构造方法用来构造对象），不能创建对象。
接口中，没有静态代码块。

02多态

2.1什么是多态？

概述
多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。
引入
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

2.3 多态的好处

实际开发的过程中，父类类型作为方法的形式参数，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 {
	//父类中的抽象方法
	public abstract void eat();
}

定义子类：

class Cat extends Animal {
	//子类重写父类的抽象方法
	public void eat() {
		System.out.println("吃鱼");
		}
} 
class Dog extends Animal {
	//子类重写父类的抽象方法
	public void eat() {
		System.out.println("吃骨头");
		}
}

定义测试类：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
	// 创建对象
	Cat c = new Cat();
	Dog d = new Dog();
	// 调用showCatEat，传递Cat类型参数
	showCatEat(c);
	// 调用showDogEat，传递Dog类型参数
	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
	*/
	//多态的体现，父类引用指向子类对象
	//Animal a=c;
	//Animal a=new Cat();
	showAnimalEat(c);
	showAnimalEat(d);
	}
	//定义一个方法，注意形参类型：Cat 
	public static void showCatEat (Cat c){
		c.eat();
	}
	//定义一个方法，注意形参类型：Dog
	public static void showDogEat (Dog d){
		d.eat();
	}
	//定义一个方法，注意形参类型：Animal 
	public static void showAnimalEat (Animal a){
		a.eat();
	}
}

代码分析（多态的好处，真香！！！！）：

由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的形参类型Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象。
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：
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：
父类类型向子类类型转换的过程称为向下转型，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。
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。

代码实例：
定义类：

//定义一个抽象接口
abstract class Animal {
	abstract void eat();
} 

//定义实现接口的子类：Cat
class Cat extends Animal {
	public void eat() {
		System.out.println("吃鱼");
		} 
	public void catchMouse() {
		System.out.println("抓老鼠");
	}
	} 
//定义实现接口的子类：Dog
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：父类引用指向子类对象（多态）
		Animal a = new Cat();
		a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat
		// 向下转型（将父类的引用转化为子类的引用）
		Cat c = (Cat)a;
		c.catchMouse(); // 调用的是 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：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		// 向上转型（多态）
		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
		}
	}
}