11_Java面向對象_第11天（接口、多態）_講義
阿新 • • 發佈：2018-08-26
類型判斷 call 參考 特殊 接口實現類 彌補 ace exc class
今日內容介紹
1、接口
2、多態
01接口的概念
* A:接口的概念
接口是功能的集合，同樣可看做是一種數據類型，是比抽象類更為抽象的”類”。
接口只描述所應該具備的方法，並沒有具體實現，具體的實現由接口的
實現類(相當於接口的子類)來完成。這樣將功能的定義與實現分離，優化了程序設計。
請記住：一切事物均有功能，即一切事物均有接口。02接口的定義
- A: 接口的定義
與定義類的class不同，接口定義時需要使用interface關鍵字。 定義接口所在的仍為.java文件，雖然聲明時使用的為interface關鍵字的編譯後 仍然會產生.class文件。這點可以讓我們將接口看做是一種只包含了功能聲明的特殊類。- B : 定義格式
public interface 接口名 { 抽象方法1; 抽象方法2; 抽象方法3; }- C: 定義步驟
使用interface代替了原來的class，其他步驟與定義類相同： 接口中的方法均為公共訪問的抽象方法 接口中無法定義普通的成員變量
03接口的實現類
- A: 類與接口的關系
類與接口的關系為實現關系，即類實現接口。實現的動作類似繼承，只是關鍵字不同，實現使用implements。 其他類(實現類)實現接口後，就相當於聲明：”我應該具備這個接口中的功能”。實現類仍然需要重寫方法以實現具體的功能。- B: 類實現接口的格式
class 類 implements 接口 { 重寫接口中方法 }- C:註意事項
在類實現接口後，該類就會將接口中的抽象方法繼承過來，此時該類需要重寫該抽象方法，完成具體的邏輯。 接口中定義功能，當需要具有該功能時，可以讓類實現該接口，只聲明了應該具備該方法，是功能的聲明。 在具體實現類中重寫方法，實現功能，是方法的具體實現。
04接口中成員變量的特點
- A:成員變量特點
- a 接口中可以定義變量，但是變量必須有固定的修飾符修飾，public static final 所以接口中的變量也稱之為常量，其值不能改變。後面我們會講解static與final關鍵字
- B:案例
interface Demo { ///定義一個名稱為Demo的接口。 public static final int NUM = 3;// NUM的值不能改變 }
05接口中成員方法的特點
A: 成員方法特點
- a 接口中可以定義方法，方法也有固定的修飾符，public abstract
- b 子類必須覆蓋掉接口中所有的抽象方法後，子類才可以實例化。否則子類是一個抽象類。
- B: 案例
interface Demo { ///定義一個名稱為Demo的接口。 public abstract void show1(); public abstract void show2(); } //定義子類去覆蓋接口中的方法。類與接口之間的關系是 實現。通過 關鍵字 implements class DemoImpl implements Demo { //子類實現Demo接口。 //重寫接口中的方法。 public void show1(){} public void show2(){} }
06實現類還是一個抽象類
A: 接口的實現類
一個類如果實現類接口,有兩種操作方法:
第一:實現類是非抽象類,就需要重寫接口中所有的抽象方法.
第二:實現類也聲明為抽象類,那麽實現類可以不重寫接口中的抽象方法。07類和接口的多實現
A：接口的多實現
了解了接口的特點後，那麽想想為什麽要定義接口，使用抽象類描述也沒有問題，接口到底有啥用呢？
接口最重要的體現：解決多繼承的弊端。將多繼承這種機制在java中通過多實現完成了。- B 多實現的優點
- 怎麽解決多繼承的弊端呢？
- 弊端：多繼承時，當多個父類中有相同功能時，子類調用會產生不確定性。
- 其實核心原因就是在於多繼承父類中功能有主體，而導致調用運行時，不確定運行哪個主體內容。
- 為什麽多實現能解決了呢？
- 因為接口中的功能都沒有方法體，由子類來明確。
C :案例演示
interface Fu2{ void show2(); } class Zi implements Fu1,Fu2 { // 多實現。同時實現多個接口。 public void show1(){} public void show2(){} }
08類在繼承類的同時實現多接口
- A: 繼承的同時實現接口
- 接口和類之間可以通過實現產生關系，同時也學習了類與類之間可以通過繼承產生關系。當一個類已經繼承了一個父類，它又需要擴展額外的功能，這時接口就派上用場了。
- 子類通過繼承父類擴展功能，通過繼承擴展的功能都是子類應該具備的基礎功能。如果子類想要繼續擴展其他類中的功能呢？這時通過實現接口來完成。
- 接口的出現避免了單繼承的局限性。父類中定義的事物的基本功能。接口中定義的事物的擴展功能。
- B: 代碼演示
class Fu { public void show(){} } interface Inter { pulbic abstract void show1(); } class Zi extends Fu implements Inter { public void show1() { } } 接口的出現避免了單繼承的局限性。父類中定義的事物的基本功能。接口中定義的事物的擴展功能。
09接口的多繼承
- A: 接口的多繼承
- 學習類的時候，知道類與類之間可以通過繼承產生關系，接口和類之間
- 可以通過實現產生關系，那麽接口與接口之間會有什麽關系。
- 多個接口之間可以使用extends進行繼承。
B 代碼演示
interface Fu1{
void show();
}
interface Fu2{
void show1();
}
interface Fu3{
void show2();
}
interface Zi extends Fu1,Fu2,Fu3{
void show3();
}在開發中如果多個接口中存在相同方法，這時若有個類實現了這些接口，那麽就要實現接 口中的方法，由於接口中的方法是抽象方法，子類實現後也不會發生調用的不確定性。
10接口思想
- A:接口的思想
- 前面學習了接口的代碼體現，現在來學習接口的思想，接下裏從生活中的例子進行說明。
- 舉例：我們都知道電腦上留有很多個插口，而這些插口可以插入相應的設備，這些設備為什麽能插在上面呢？
- 主要原因是這些設備在生產的時候符合了這個插口的使用規則，否則將無法插入接口中，更無法使用。發現這個插口的出現讓我們使用更多的設備。
- B: 接口的好處
- 總結：接口在開發中的它好處
- 1、接口的出現擴展了功能。
- 2、接口其實就是暴漏出來的規則。
3、接口的出現降低了耦合性，即設備與設備之間實現了解耦。
接口的出現方便後期使用和維護，一方是在使用接口（如電腦），一方在實現接口（插在插口上的設備）。例如：筆記本使用這個規則（接口），電腦外圍設備實現這個規則（接口）。
11接口和抽象類的區別
- A: 明白了接口思想和接口的用法後，接口和抽象類的區別是什麽呢？接口在生活體現也基本掌握，那在程序中接口是如何體現的呢？
通過實例進行分析和代碼演示抽象類和接口的用法。 - B: 舉例：
- 犬：
行為：
吼叫；
吃飯； - 緝毒犬：
行為：
吼叫；
吃飯；
緝毒；
- 犬：
- C:思考：
- 由於犬分為很多種類，他們吼叫和吃飯的方式不一樣，在描述的時候不能具體化，也就是吼叫和吃飯的行為不能明確。
- 當描述行為時，行為的具體動作不能明確，這時，可以將這個行為寫為抽象行為，那麽這個類也就是抽象類。
- 可是當緝毒犬有其他額外功能時，而這個功能並不在這個事物的體系中。這時可以讓緝毒犬具備犬科自身特點的同時也有其他額外功能，可以將這個額外功能定義接口中。
- D: 代碼演示
interface 緝毒{ public abstract void 緝毒(); } //定義犬科的這個提醒的共性功能 abstract class 犬科{ public abstract void 吃飯(); public abstract void 吼叫(); } // 緝毒犬屬於犬科一種，讓其繼承犬科，獲取的犬科的特性， //由於緝毒犬具有緝毒功能，那麽它只要實現緝毒接口即可，這樣即保證緝毒犬具備犬科的特性，也擁有了緝毒的功能 class 緝毒犬 extends 犬科 implements 緝毒{ public void 緝毒() { } void 吃飯() { } void 吼叫() { } } class 緝毒豬 implements 緝毒{ public void 緝毒() { } }- E: 接口和抽象類區別總結
相同點: 都位於繼承的頂端,用於被其他類實現或繼承; 都不能直接實例化對象; 都包含抽象方法,其子類都必須覆寫這些抽象方法; 區別: 抽象類為部分方法提供實現,避免子類重復實現這些方法,提高代碼重用性;接口只能包含抽象方法; 一個類只能繼承一個直接父類(可能是抽象類),卻可以實現多個接口;(接口彌補了Java的單繼承) 抽象類是這個事物中應該具備的你內容, 繼承體系是一種 is..a關系 接口是這個事物中的額外內容,繼承體系是一種 like..a關系 二者的選用: 優先選用接口,盡量少用抽象類; 需要定義子類的行為,又要為子類提供共性功能時才選用抽象類;
12多態概述
- A: 多態概述
多態是繼封裝、繼承之後，面向對象的第三大特性。
現實事物經常會體現出多種形態，如學生，學生是人的一種，則一個具體的同學張三既是學生也是人，即出現兩種形態。
Java作為面向對象的語言，同樣可以描述一個事物的多種形態。如Student類繼承了Person類，一個Student的對象便既是Student，又是Person。
Java中多態的代碼體現在一個子類對象(實現類對象)既可以給這個子類(實現類對象)引用變量賦值，又可以給這個子類(實現類對象)的父類(接口)變量賦值。
如Student類可以為Person類的子類。那麽一個Student對象既可以賦值給一個Student類型的引用，也可以賦值給一個Person類型的引用。
最終多態體現為父類引用變量可以指向子類對象。
多態的前提是必須有子父類關系或者類實現接口關系，否則無法完成多態。
在使用多態後的父類引用變量調用方法時，會調用子類重寫後的方法。
13多態調用的三種格式
A:多態的定義格式：
- 就是父類的引用變量指向子類對象
- 父類類型 變量名 = new 子類類型();
變量名.方法名();
- B: 普通類多態定義的格式
父類 變量名 = new 子類(); 舉例： class Fu {} class Zi extends Fu {} //類的多態使用 Fu f = new Zi();- C: 抽象類多態定義格式
抽象類 變量名 = new 抽象類子類(); 舉例： abstract class Fu { public abstract void method(); } class Zi extends Fu { public void method(){ System.out.println(“重寫父類抽象方法”); } } //類的多態使用 Fu fu= new Zi();- D: 接口多態定義的格式
接口 變量名 = new 接口實現類(); 如： interface Fu { public abstract void method(); } class Zi implements Fu { public void method(){ System.out.println(“重寫接口抽象方法”); } } //接口的多態使用 Fu fu = new Zi();- E: 註意事項
同一個父類的方法會被不同的子類重寫。在調用方法時，調用的為各個子類重寫後的方法。 如 Person p1 = new Student(); Person p2 = new Teacher(); p1.work(); //p1會調用Student類中重寫的work方法 p2.work(); //p2會調用Teacher類中重寫的work方法 當變量名指向不同的子類對象時，由於每個子類重寫父類方法的內容不同，所以會調用不同的方法。
14多態成員方法的特點
- A: 掌握了多態的基本使用後，那麽多態出現後類的成員有啥變化呢？前面學習繼承時，我們知道子父類之間成員變量有了自己的特定變化，
- 那麽當多態出現後，成員變量在使用上有沒有變化呢？
- 多態出現後會導致子父類中的成員變量有微弱的變化
- B: 代碼演示
class Fu { int num = 4; } class Zi extends Fu { int num = 5; } class Demo { public static void main(String[] args) { Fu f = new Zi(); System.out.println(f.num); Zi z = new Zi(); System.out.println(z.num); } }- C: 多態成員變量
當子父類中出現同名的成員變量時，多態調用該變量時：
編譯時期：參考的是引用型變量所屬的類中是否有被調用的成員變量。沒有，編譯失敗。
運行時期：也是調用引用型變量所屬的類中的成員變量。
簡單記：編譯和運行都參考等號的左邊。編譯運行看左邊。
- D: 多態出現後會導致子父類中的成員方法有微弱的變化。看如下代碼
class Fu { int num = 4; void show() { System.out.println("Fu show num"); } } class Zi extends Fu { int num = 5; void show() { System.out.println("Zi show num"); } } class Demo { public static void main(String[] args) { Fu f = new Zi(); f.show(); } }- E: 多態成員方法
編譯時期：參考引用變量所屬的類，如果沒有類中沒有調用的方法，編譯失敗。
運行時期：參考引用變量所指的對象所屬的類，並運行對象所屬類中的成員方法。
簡而言之：編譯看左邊，運行看右邊。
15instanceof關鍵字
A: 作用
可以通過instanceof關鍵字來判斷某個對象是否屬於某種數據類型。如學生的對象屬於學生類，學生的對象也屬於人類格式:
boolean b = 對象 instanceof 數據類型;- 舉例:
Person p1 = new Student(); // 前提條件，學生類已經繼承了人類 boolean flag = p1 instanceof Student; //flag結果為true boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag結果為false
16多態-向上轉型
* A: 多態的轉型分為向上轉型與向下轉型兩種：
* B: 向上轉型：當有子類對象賦值給一個父類引用時，便是向上轉型，多態本身就是向上轉型的過程。
*
使用格式：
父類類型 變量名 = new 子類類型();
如：Person p = new Student();17多態-向下轉型
* A: 向下轉型：一個已經向上轉型的子類對象可以使用強制類型轉換的格式，將父類引用轉為子
* 類引用，這個過程是向下轉型。如果是直接創建父類對象，是無法向下轉型的！
*
使用格式：
子類類型 變量名 = (子類類型) 父類類型的變量;
如:Student stu = (Student) p; //變量p 實際上指向Student對象
18多態的好處和弊端
* A: 多態的好處和弊端
* 當父類的引用指向子類對象時，就發生了向上轉型，即把子類類型對象轉成了父類類型。
向上轉型的好處是隱藏了子類類型，提高了代碼的擴展性。
* 但向上轉型也有弊端，只能使用父類共性的內容，而無法使用子類特有功能，功能有限制。
* B: 看如下代碼
//描述動物類，並抽取共性eat方法
abstract class Animal {
abstract void eat();
}
// 描述狗類，繼承動物類，重寫eat方法，增加lookHome方法
class Dog extends Animal {
void eat() {
System.out.println("啃骨頭");
}
void lookHome() {
System.out.println("看家");
}
}
// 描述貓類，繼承動物類，重寫eat方法，增加catchMouse方法
class Cat extends Animal {
void eat() {
System.out.println("吃魚");
}
void catchMouse() {
System.out.println("抓老鼠");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Animal a = new Dog(); //多態形式，創建一個狗對象
a.eat(); // 調用對象中的方法，會執行狗類中的eat方法
// a.lookHome();//使用Dog類特有的方法，需要向下轉型，不能直接使用
// 為了使用狗類的lookHome方法，需要向下轉型
// 向下轉型過程中，可能會發生類型轉換的錯誤，即ClassCastException異常
// 那麽，在轉之前需要做健壯性判斷
if( !a instanceof Dog){ // 判斷當前對象是否是Dog類型
System.out.println("類型不匹配，不能轉換");
return;
}
Dog d = (Dog) a; //向下轉型
d.lookHome();//調用狗類的lookHome方法
}
}
* C 多態總結:
什麽時候使用向上轉型：
當不需要面對子類類型時，通過提高擴展性，或者使用父類的功能就能完成相應的操作，
這時就可以使用向上轉型。
如：Animal a = new Dog();
a.eat();
什麽時候使用向下轉型
當要使用子類特有功能時，就需要使用向下轉型。
如：Dog d = (Dog) a; //向下轉型
d.lookHome();//調用狗類的lookHome方法
向下轉型的好處：可以使用子類特有功能。
弊端是：需要面對具體的子類對象；在向下轉型時容易發生
ClassCastException類型轉換異常。在轉換之前必須做類型判斷。
如：if( !a instanceof Dog){…}19多態舉例
* A: 畢老師和畢姥爺的故事
* 案例:
/*
描述畢老師和畢姥爺，
畢老師擁有講課和看電影功能
畢姥爺擁有講課和釣魚功能
*/
class 畢姥爺 {
void 講課() {
System.out.println("政治");
}
void 釣魚() {
System.out.println("釣魚");
}
}
// 畢老師繼承了畢姥爺，就有擁有了畢姥爺的講課和釣魚的功能，
// 但畢老師和畢姥爺的講課內容不一樣，因此畢老師要覆蓋畢姥爺的講課功能
class 畢老師 extends 畢姥爺 {
void 講課() {
System.out.println("Java");
}
void 看電影() {
System.out.println("看電影");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 多態形式
畢姥爺 a = new 畢老師(); // 向上轉型
a.講課(); // 這裏表象是畢姥爺，其實真正講課的仍然是畢老師，因此調用的也是畢老師的講課功能
a.釣魚(); // 這裏表象是畢姥爺，但對象其實是畢老師，而畢老師繼承了畢姥爺，即畢老師也具有釣魚功能
// 當要調用畢老師特有的看電影功能時，就必須進行類型轉換
畢老師 b = (畢老師) a; // 向下轉型
b.看電影();
}
20筆記本電腦案例
- A:案例介紹
- 定義USB接口（具備開啟功能、關閉功能），筆記本要使用USB設備，即筆記本在生產時需要預留可以插入USB設備的USB接口，即就是筆記本具備使用USB設備的功能，
- 但具體是什麽USB設備，筆記本並不關心，只要符合USB規格的設備都可以。鼠標和鍵盤要想能在電腦上使用，那麽鼠標和鍵盤也必須遵守USB規範，不然鼠標和鍵盤的生產出來無法使用
- 進行描述筆記本類，實現筆記本使用USB鼠標、USB鍵盤
USB接口，包含開啟功能、關閉功能
筆記本類，包含運行功能、關機功能、使用USB設備功能
鼠標類，要符合USB接口
鍵盤類，要符合USB接口
- B: 案例分析
- 階段一：
使用筆記本，筆記本有運行功能，需要筆記本對象來運行這個功能 - 階段二：
想使用一個鼠標，又有一個功能使用鼠標，並多了一個鼠標對象。 - 階段三：
還想使用一個鍵盤 ，又要多一個功能和一個對象 - 問題：每多一個功能就需要在筆記本對象中定義一個方法，不爽，程序擴展性極差。
降低鼠標、鍵盤等外圍設備和筆記本電腦的耦合性。
- 階段一：
21筆記本電腦案例代碼實現
* A: 代碼實現
定義鼠標、鍵盤，筆記本三者之間應該遵守的規則
interface USB {
void open();// 開啟功能
void close();// 關閉功能
}
鼠標實現USB規則
class Mouse implements USB {
public void open() {
System.out.println("鼠標開啟");
}
public void close() {
System.out.println("鼠標關閉");
}
}
鍵盤實現USB規則
class KeyBoard implements USB {
public void open() {
System.out.println("鍵盤開啟");
}
public void close() {
System.out.println("鍵盤關閉");
}
}
定義筆記本
class NoteBook {
// 筆記本開啟運行功能
public void run() {
System.out.println("筆記本運行");
}
// 筆記本使用usb設備，這時當筆記本對象調用這個功能時，必須給其傳遞一個符合USB規則的USB設備
public void useUSB(USB usb) {
// 判斷是否有USB設備
if (usb != null) {
usb.open();
usb.close();
}
}
public void shutDown() {
System.out.println("筆記本關閉");
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 創建筆記本實體對象
NoteBook nb = new NoteBook();
// 筆記本開啟
nb.run();
// 創建鼠標實體對象
Mouse m = new Mouse();
// 筆記本使用鼠標
nb.useUSB(m);
// 創建鍵盤實體對象
KeyBoard kb = new KeyBoard();
// 筆記本使用鍵盤
nb.useUSB(kb);
// 筆記本關閉
nb.shutDown();
}
}作業測試
1、多態是什麽，多態的前提條件是什麽?
2、多態中成員訪問的特點分別是什麽?
成員變量
成員方法(非靜態方法)
靜態方法
3、什麽是接口，它的特點是什麽？
4、接口的成員特點有哪些？
5、抽象類和接口的區別是什麽?
6：定義一個父類Animal eat方法 , 定義兩個子類 Dog 特有方法keepHome , Cat 特有方法 catchMouse ;並且 重寫eat方法
測試類中寫一個方法,參數列表有一個參數Animla類型,
要求: 調用該方法分別傳遞Dog對象 和Cat 對象, 使用instanceof進行將轉後調用eat,和他們的特有方法
7.測試: 如果一個方法的返回值類型是父類,那麽能否返回一個子類對象.(該父類不管是類,抽象類還是接口)
8.現有兩種 OldPhone NewPhone; 兩個類都有call() sendMessage() 方法(考慮向上抽取一個父類);
已知接口IPlay中有一個方法 playGame()，NewPhone添加玩遊戲的功能;
要求: 分別測試OldPhone和NewPhone的兩個方法,再測試新手機palyGame()的方法.9 .(完成下面的汽車案例)
描述：汽車都具有跑的功能，普通的奧迪車也不例外，但是高端的奧迪車除了具有跑的功能外，還具有自動泊車和無人駕駛的功能！
需求：定義普通奧迪車，高端奧迪車，實現描述中的功能並測試11_Java面向對象_第11天（接口、多態）_講義