day10_接口丶多态

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。接口就是多个类的公共规范。

定义接口

根据JDK版本的不同，接口中可以定义的内容也不同。现在的接口中可以定义下列内容

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

}

任何版本中，接口可以包含的内容有：

• 常量
• 抽象方法

定义常量

接口当中也可以定义“成员变量”，但是必须使用public static final三个关键字进行修饰。从效果上看，这其实就是接口的【常量】。

格式：

• public static final 数据类型 常量名称 = 数据值;

注意事项：

• 接口当中的常量，可以省略public static final，注意：不写也照样是这样。
• 接口当中的常量，必须进行赋值；不能不赋值。
• 接口中常量的名称，使用完全大写的字母，用下划线进行分隔。（推荐命名规则）

定义抽象方法

格式：

• public abstract 返回值类型 方法名称(参数列表);

注意事项：

• 接口当中的抽象方法，修饰符必须是两个固定的关键字：public abstract
• 这两个关键字修饰符，可以选择性地省略。（今天刚学，所以不推荐。）
• 方法的三要素，可以随意定义。

接口使用步骤：

1：接口不能直接使用，必须有一个“实现类”来“实现”该接口。
格式：
public class 实现类名称 implements 接口名称 {
　　　　// ...
　　}
2：接口的实现类必须覆盖重写（实现）接口中所有的抽象方法。实现：去掉abstract关键字，加上方法体大括号。
3：创建实现类的对象，进行使用。

代码演示

定义含有抽象方法和常量的接口

package demo01;


public interface MyInterfaceAbstract {

    // 这是一个抽象方法
    public abstract void methodAbs1();

    // 这也是抽象方法
    abstract void methodAbs2();

    // 这也是抽象方法
    public void methodAbs3();

    // 这也是抽象方法
    void methodAbs4();

    // 这其实就是一个常量，一旦赋值，不可以修改
    public static final int NUM_OF_MY_CLASS = 12;

}

定义实现类

package demo01;


public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract {
    @Override
    public void methodAbs1() {
        System.out.println("这是第一个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs2() {
        System.out.println("这是第二个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs3() {
        System.out.println("这是第三个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs4() {
        System.out.println("这是第四个方法！");
    }
}

定义测试类

package demo01;

/*
接口就是多个类的公共规范。
接口是一种引用数据类型，最重要的内容就是其中的：抽象方法。

如何定义一个接口的格式：
public interface 接口名称 {
    // 接口内容
}

注意事项：
如果实现类并没有覆盖重写接口中所有的抽象方法，那么这个实现类自己就必须是抽象类。
 */
public class Demo01Interface {

    public static void main(String[] args) {
        // 错误写法！不能直接new接口对象使用。 MyInterfaceAbstract inter = new MyInterfaceAbstract();
        
        // 创建实现类的对象使用
        MyInterfaceAbstractImpl impl = new MyInterfaceAbstractImpl();
        //使用接口中的方法
        impl.methodAbs1();
        impl.methodAbs2();
        impl.methodAbs3();
        impl.methodAbs4();
        
        // 访问接口当中的常量
        System.out.println(MyInterfaceAbstractImpl.NUM_OF_MY_CLASS);
    }

}

代码执行后的结果

从Java 8开始，接口里允许定义默认方法

格式：
public default 返回值类型 方法名称(参数列表) {
　　　　//方法体
}

备注：接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题。

默认方法的使用

• 接口的默认方法，可以通过接口实现类对象，直接调用。
• 接口的默认方法，也可以被接口实现类进行覆盖重写。

举例：

定义含有默认方法的接口

package demo01;

/*
备注：接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题。
 */
public interface MyInterfaceDefault {

    // 抽象方法
    public abstract void methodAbs();
    
    // 定义默认方法
    public default void methodDefault() {
        System.out.println("这是默认方法");
    }

}

定义实现类，继承默认方法

package demo01;


public class MyInterfaceDefaultA implements MyInterfaceDefault {
    @Override
    public void methodAbs() {
        System.out.println("实现了抽象方法，AAA");
    }
}

定义实现类，重写默认方法

package demo01;


public class MyInterfaceDefaultB implements MyInterfaceDefault {
    @Override
    public void methodAbs() {
        System.out.println("实现了抽象方法，BBB");
    }

    @Override
    //重写默认方法
    public void methodDefault() {
        System.out.println("实现类B覆盖重写了接口的默认方法");
    }
}

定义测试类

package demo01;

public class Demo02Interface {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建了实现类MyInterfaceDefaultA对象
        MyInterfaceDefaultA a = new MyInterfaceDefaultA();
        a.methodAbs(); // 调用抽象方法，实际运行的是右侧实现类。

        // 调用默认方法，如果实现类当中没有，会向上找接口
        a.methodDefault();
        
        // 创建了实现类MyInterfaceDefaultB对象
        MyInterfaceDefaultB b = new MyInterfaceDefaultB();
        b.methodAbs();
        // 实现类B覆盖重写了接口的默认方法
        b.methodDefault();
    }

}

代码执行后的结果

从Java 8开始，接口当中允许定义静态方法。

格式：
public static 返回值类型 方法名称(参数列表) {
　　　　方法体
}
提示：就是将abstract或者default换成static即可，带上方法体。

注意事项：

• 不能通过接口实现类的对象来调用接口当中的静态方法。

正确用法：

• 通过接口名称，直接调用其中的静态方法。格式：接口名称.静态方法名(参数);

举例：

定义含有静态方法的接口

package demo01;

public interface MyInterfaceStatic {

    public static void methodStatic() {
        System.out.println("这是接口的静态方法！");
    }

}

定义测试类使用静态方法

package demo01;

public class Demo03Interface {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建了实现类对象 MyInterfaceStaticImpl impl = new MyInterfaceStaticImpl();
        // 错误写法！impl.methodStatic();

        // 直接通过接口名称调用静态方法
        MyInterfaceStatic.methodStatic();
    }

}

代码执行后的结果

从Java 9开始，接口当中允许定义私有方法。

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。

1. 普通私有方法，解决多个默认方法之间重复代码问题
格式：
private 返回值类型 方法名称(参数列表) {
　　　　// 方法体
}

2. 静态私有方法，解决多个静态方法之间重复代码问题
格式：
private static 返回值类型 方法名称(参数列表) {
　　　　// 方法体
}

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。

举例：

public interface MyInterfacePrivateA {

    public static void methodDefault1() {
        System.out.println("默认方法1");
        // 静态不能使用非静态   methodCommon(); 错误
        //调用静态私有方法
        staticMethodCommon();
    }

    public default void methodDefault2() {
        System.out.println("默认方法2");
        //调用普通私有方法
        methodCommon();
        //调用静态私有方法
        staticMethodCommon();
    }

    private void methodCommon() {
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");
    }

    private static void staticMethodCommon() {
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");
    }

}

使用接口的时候，需要注意：

1：接口是没有静态代码块或者构造方法的。

2：一个类的直接父类是唯一的，但是一个类可以同时实现多个接口。

格式：

3：如果实现类所实现的多个接口当中，存在重复的抽象方法，那么只需要覆盖重写一次即可。

4：如果实现类没有覆盖重写所有接口当中的所有抽象方法，那么实现类就必须是一个抽象类。

5：如果实现类所实现的多个接口当中，存在重复的默认方法，那么实现类一定要对冲突的默认方法进行覆盖重写。

6：一个类如果直接父类当中的方法，和接口当中的默认方法产生了冲突，优先用父类当中的方法。

7：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。 

多态

概述 

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

• 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】 

多态的体现

多态体现的格式：

举例

定义父类

package demo02;


public class Fu {

    public void method() {
        System.out.println("父类方法");
    }

    public void methodFu() {
        System.out.println("父类特有方法");
    }

}

定义子类

package demo02;

public class Zi extends Fu {

    @Override
    public void method() {
        System.out.println("子类方法");
    }
}

定义测试类

package demo02;

/*
代码当中体现多态性，其实就是一句话：父类引用指向子类对象。

格式：
父类名称 对象名 = new 子类名称();
或者：
接口名称 对象名 = new 实现类名称();
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        //
        // 使用多态的写法，左侧父类的引用，指向了右侧子类的对象
        Fu obj = new Zi();
        //使用方法
        obj.method();//子类方法
        obj.methodFu();//父类特有方法
    }
}

多态情况下，成员变量的访问特点

访问成员变量的两种方式：

• 直接通过对象名称访问成员变量：看等号左边是谁，优先用谁，没有则向上找。
• 间接通过成员方法访问成员变量：看该方法属于谁，优先用谁，没有则向上找。

多态情况下，成员方法的访问特点

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。

• 成员方法的访问规则是：看new的是谁，就优先用谁，没有则向上找。

总结：

• 成员变量：编译看左边，运行还看左边。
• 成员方法：编译看左边，运行看右边。

举例
定义父类

package demo03;



public class Fu /*extends Object*/ {
    //成员变量
    int num = 10;
    //成员方法
    public void showNum() {
        System.out.println(num);
    }

    public void method() {
        System.out.println("父类方法");
    }

    public void methodFu() {
        System.out.println("父类特有方法");
    }

}

定义子类

package demo03;



public class Zi extends Fu {

    int num = 20;

    int age = 16;

    @Override
    public void showNum() {
        System.out.println(num);
    }

    @Override
    public void method() {
        System.out.println("子类方法");
    }

    public void methodZi() {
        System.out.println("子类特有方法");
    }
}

定义测试类

package demo03;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态
        Fu obj = new Zi();
        // 父子都有，优先用子
        obj.method();
        // 子类没有，父类有，向上找到父类
        obj.methodFu();
        // obj.methodZi(); // 错误写法！编译看左边，左边是Fu，Fu当中没有methodZi方法，所以编译报错。

        //直接访问成员变量
        System.out.println(obj.num);

        // System.out.println(obj.age);错误！不能直接访问子类中特有的东西
        /*
        间接通过成员方法来访问成员变量
        子类没有覆盖重写，就是父
        子类如果覆盖重写，就是子
         */
        obj.showNum();
    }
}

代码执行后的结果

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。代码举例如下：

定义接口

package demo04;

public abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}

定义实现类Cat

package demo04;

public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }

    // 子类特有方法
    public void catchMouse() {
        System.out.println("猫抓老鼠");
    }
}

定义实现类Dog

package demo04;


public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗吃骨头");
    }

    public void watchHouse() {
        System.out.println("狗看家");
    }
}

定义测试类

package demo04;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 传递子类对象给方法，进行方法的调用，
        showAnimalEat(new Cat());//猫吃鱼
        showAnimalEat(new Dog());//狗吃骨头
    }

    //父类类型作为方法形式参数
    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。

多态的弊端

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。 

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：

向下转型

• 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：

转型的异常

转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题。

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：

 依旧使用上面的案例说明

package demo04;


/*
如何才能知道一个父类引用的对象，本来是什么子类？
格式：
对象 instanceof 类名称
这将会得到一个boolean值结果，也就是判断前面的对象能不能当做后面类型的实例。
 */
public class Demo02Instanceof {

    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog(); // 本来是一只狗
        animal.eat(); // 狗吃SHIT

        // 如果希望掉用子类特有方法，需要向下转型

        giveMeAPet(new Dog());
    }

    public static void giveMeAPet(Animal animal) {
        // 判断一下animal本来是不是Dog
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.watchHouse();
        }
        // 判断一下animal本来是不是Cat
        if (animal instanceof Cat) {
            Cat cat = (Cat) animal;
            cat.catchMouse();
        }
    }

}

代码执行后的结果

接口多态的综合案例 

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

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 

案例实现 

定义USB接口

package demo05;

public interface USB {

    public abstract void open(); // 打开设备

    public abstract void close(); // 关闭设备

}

定义鼠标类

package demo05;

// 鼠标就是一个USB设备
public class Mouse implements USB {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }

    public void click() {
        System.out.println("鼠标点击");
    }
}

定义键盘类

package demo05;

// 键盘就是一个USB设备
public class Keyboard implements USB {
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("打开键盘");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }

    public void type() {
        System.out.println("键盘输入");
    }
}

定义笔记本类

package demo05;

public class Computer {

    public void powerOn() {
        System.out.println("笔记本电脑开机");
    }

    public void powerOff() {
        System.out.println("笔记本电脑关机");
    }

    // 使用USB设备的方法，使用接口作为方法的参数
    public void useDevice(USB usb) {
        usb.open(); // 打开设备
        if (usb instanceof Mouse) { // 一定要先判断
            Mouse mouse = (Mouse) usb; // 向下转型
            mouse.click();
        } else if (usb instanceof Keyboard) { // 先判断
            Keyboard keyboard = (Keyboard) usb; // 向下转型
            keyboard.type();
        }
        usb.close(); // 关闭设备
    }

}

定义测试类

package demo05;

public class DemoMain {

    public static void main(String[] args) {
        // 首先创建一个笔记本电脑
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();

        // 准备一个鼠标，供电脑使用 Mouse mouse = new Mouse();
        // 首先进行向上转型
        USB usbMouse = new Mouse(); // 多态写法
        // 参数是USB类型，我正好传递进去的就是USB鼠标
        computer.useDevice(usbMouse);

        // 创建一个USB键盘
        Keyboard keyboard = new Keyboard(); // 没有使用多态写法
        // 方法参数是USB类型，传递进去的是实现类对象
        computer.useDevice(keyboard); // 正确写法！也发生了向上转型
        // 使用子类对象，匿名对象，也可以
//        computer.useDevice(new Keyboard()); // 也是正确写法

        computer.powerOff();

    }


}

代码执行后的结果