面向物件介面多型
第3天 面向物件
今日內容介紹
介面
多型
筆記本案例
今日學習目標
寫出定義介面的格式
寫出實現介面的格式
說出介面中成員的特點
介面和抽象類的區別
能夠說出使用多型的前提條件
理解多型的向上轉型
理解多型的向下轉型
能夠完成膝上型電腦案例（方法引數為介面）
第1章介面
1.1介面概念
類:具有相同屬性和功能的事物集合
介面是功能的集合，同樣可看做是一種資料型別，是比抽象類更為抽象的”類”。
介面只描述所應該具備的方法，並沒有具體實現，具體的實現由介面的實現類(相當於介面的子類)來完成。這樣將功能的定義與實現分離，優化了程式設計。
請記住：一切事物均有功能，即一切事物均有介面。
1.2介面的定義
與定義類的class不同，介面定義時需要使用interface關鍵字。
定義介面所在的仍為.java檔案，雖然宣告時使用的為interface關鍵字的編譯後仍然會產生.class檔案。這點可以讓我們將介面看做是一種只包含了功能宣告的特殊類。
定義格式：
public interface 介面名 {
抽象方法1;
抽象方法2;
抽象方法3;
}
使用interface代替了原來的class，其他步驟與定義類相同：
介面中的方法均為公共訪問的抽象方法
介面中無法定義普通的成員變數
1.3類實現介面
類與介面的關係為實現關係，即類實現介面。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)實現介面後，就相當於宣告：”我應該具備這個介面中的功能”。實現類仍然需要重寫方法以實現具體的功能。
格式：
class 實現類 implements 介面 {
重寫介面中所有方法
}
在類實現介面後，該類就會將介面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。
介面中定義功能，當需要具有該功能時，可以讓類實現該介面，只聲明瞭應該具備該方法，是功能的宣告。
在具體實現類中重寫方法，實現功能，是方法的具體實現。
於是，通過以上兩個動作將功能的宣告與實現便分開了。(此時請重新思考：類是現實事物的描述，介面是功能的集合。)
1.4介面中成員的特點
1、介面中可以定義成員變數，但是變數必須有固定的修飾符修飾，public static final 所以介面中的變數也稱之為常量，其值不能改變。後面我們會講解static與final關鍵字
2、介面中可以定義方法，方法也有固定的修飾符，public abstract
3、介面不可以建立物件。
4、實現類必須覆蓋掉介面中所有的抽象方法後，實現類才可以例項化。否則實現類是一個抽象類。
interface Demo { ///定義一個名稱為Demo的介面。
public static final int NUM = 3;// NUM的值不能改變
public abstract void show1();
public abstract void show2();
}
//定義子類去覆蓋介面中的方法。類與介面之間的關係是 實現。通過 關鍵字 implements
class DemoImpl implements Demo { //子類實現Demo介面。
//重寫介面中的方法。
public void show1(){}
public void show2(){}
}
1.5介面特點
介面可以繼承介面
如同類繼承類後便擁有了父類的成員，可以使用父類的非私有成員。A介面繼承B介面後，A介面便擁有了A、B兩個介面中所有的抽象方法。
Java支援一個類同時實現多個介面，或一個介面同時繼承多個介面。
類可以在繼承一個類的同時，實現多個介面。
介面與父類的功能可以重複，均代表要具備某種功能，並不衝突。
1.6介面和抽象類的區別*
明白了介面思想和介面的用法後，介面和抽象類的區別是什麼呢？介面在生活體現也基本掌握，那在程式中介面是如何體現的呢？
通過例項進行分析和程式碼演示抽象類和介面的用法。
1、舉例：
犬：
行為：
吼叫； 吃飯；
緝毒犬：
行為：
吼叫； 吃飯； 緝毒；
2、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，那麼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介面中。
如下程式碼演示：
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，那麼它只要實現緝毒介面即可，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() {
}
}
3、通過上面的例子總結介面和抽象類的區別：
相同點:
都位於繼承的頂端,用於被其他類實現或繼承;
都不能直接例項化物件;
都可以包含抽象方法,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,避免子類重複實現這些方法,提高程式碼重用性;
介面只能包含抽象方法;
一個類只能繼承一個直接父類(可能是抽象類),卻可以實現多個介面;(介面彌補了Java的單繼承)
抽象類為繼承體系中的共性內容,介面為繼承體系外的擴充套件功能
二者的選用:
優先選用介面,儘量少用抽象類;
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;
第2章多型
2.1多型概述
多型是繼封裝、繼承之後，面向物件的第三大特性。
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作為面向物件的語言，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的物件便既是Student，又是Person。
Java中多型的程式碼體現在一個子類物件(實現類物件)既可以給這個子類(實現類物件)引用變數賦值，又可以給這個子類(實現類物件)的父類(介面)變數賦值。
如Student類可以為Person類的子類。那麼一個Student物件既可以賦值給一個Student型別的引用，也可以賦值給一個Person型別的引用。
最終多型體現為父類引用變數可以指向子類物件。
多型的前提是必須有子父類關係或者類實現介面關係，否則無法完成多型。
在使用多型後的父類引用變數呼叫方法時，會呼叫子類重寫後的方法。
2.2多型程式碼體現
Java中多型的程式碼體現在一個子類物件(實現類物件)既可以給這個子類(實現類物件)引用變數賦值，又可以給這個子類(實現類物件)的父類(介面)變數賦值。
如Student類可以為Person類的子類。那麼一個Student物件既可以賦值給一個Student型別的引用，也可以賦值給一個Person型別的引用。
最終多型體現為父類引用變數可以指向子類物件。
多型的前提是必須有子父類關係或者類實現介面關係，否則無法完成多型。
在使用多型後的父類引用變數呼叫方法時，會呼叫子類重寫後的方法。
具體格式如下：
父類引用指向子類物件就是多型的定義格式。同一個父類的方法會被不同的子類重寫為各自的具體實現。在呼叫方法時，呼叫的為各個子類重寫後的方法。
父類型別變數名 = new 子類型別();
變數名.方法名();
此時，雖然該變數指向的是子類物件，但表現為一個父類的形態，可以呼叫一切父類的方法，子類特有的方法將不能呼叫。
2.3多型呼叫注意事項
成員變數編譯看父類中是否存在,不存在編譯失敗
成員變數執行父類中的變數
成員方法編譯看父類中是否存在,不存在編譯失敗
成員方法執行子類重寫的方法
2.4多型的好處和弊端(貓狗的案例)**
當變數名指向不同的子類物件時，由於每個子類重寫父類方法的內容不同，所以會呼叫不同的方法。
如：
在Boss類中，有叫員工去工作的方法，當該方法的引數定義為介面時，可以傳入任意的子類物件。相比定義多個子類引數，定義多個方法，這樣大大提高了程式碼複用性與擴充套件性。
class Boss{
public void goToWork(Empolyee e){
e.work();
}
}
所以多型的存在意義(優點)為：
配合繼承與方法重寫提高了程式碼的複用性與擴充套件性，如果沒有方法重寫，則多型同樣沒有意義。
多型的弊端: 不能呼叫子類的特有方法
2.5向上向下型別轉換
多型本身是子類型別向父類型別向上轉型的過程。
多型的轉型分為向上轉型與向下轉型兩種：
向上轉型：當有子類物件賦值給一個父類引用時，便是向上轉型，多型本身就是向上轉型的過程。
使用格式：
父類型別變數名 = new 子類型別();
如：Animalp = new Cat();
向下轉型：一個已經向上轉型的子類物件可以使用強制型別轉換的格式，將父類引用轉為子類引用，這個過程是向下轉型。如果是直接建立父類物件，是無法向下轉型的！
使用格式：
子類型別 變數名 = (子類型別) 父類型別的變數;
如:Cat c = (Cat) a;//變數p 實際上指向Cat物件
instanceof關鍵字
使用格式：
boolean b = 引用變數 instanceof 類;
if(a instanceof Dog){
Dog d = (Dog)a;
}
第3章膝上型電腦案例
3.1案例介紹
定義USB介面（具備開啟功能、關閉功能），筆記本要使用USB裝置，即筆記本在生產時需要預留可以插入USB裝置的USB介面，即就是筆記本具備使用USB裝置的功能，但具體是什麼USB裝置，筆記本並不關心，只要符合USB規格的裝置都可以。滑鼠和鍵盤要想能在電腦上使用，那麼滑鼠和鍵盤也必須遵守USB規範，不然滑鼠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滑鼠、USB鍵盤
USB介面，包含開啟功能、關閉功能
筆記本類，包含執行功能、關機功能、使用USB裝置功能
滑鼠類，要符合USB介面
鍵盤類，要符合USB介面
3.2案例需求分析
階段一：
使用筆記本，筆記本有執行功能，需要筆記本物件來執行這個功能
階段二：
想使用一個滑鼠，又有一個功能使用滑鼠，並多了一個滑鼠物件。
階段三：
還想使用一個鍵盤 ，又要多一個功能和一個物件
問題：每多一個功能就需要在筆記本物件中定義一個方法，不爽，程式擴充套件性極差。
降低滑鼠、鍵盤等外圍裝置和膝上型電腦的耦合性。
3.3實現程式碼步驟
定義滑鼠、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
}
滑鼠實現USB規則
class Mouse implements USB {
publicvoid open() {
System.out.println("滑鼠開啟");
}
publicvoid close() {
System.out.println("滑鼠關閉");
}
}
鍵盤實現USB規則
class KeyBoard implements USB {
publicvoid open() {
System.out.println("鍵盤開啟");
}
publicvoid close() {
System.out.println("鍵盤關閉");
}
}
定義筆記本
class NoteBook {
// 筆記本開啟執行功能
publicvoid run() {
System.out.println("筆記本執行");
}
// 筆記本使用usb裝置，這時當筆記本物件呼叫這個功能時，必須給其傳遞一個符合USB規則的USB裝置
publicvoid useUSB(USB usb) {
// 判斷是否有USB裝置
if (usb != null) {
usb.open();
usb.close();
}
}
publicvoid shutDown() {
System.out.println("筆記本關閉");
}
}
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
// 建立筆記本實體物件
NoteBook nb = new NoteBook();
// 筆記本開啟
nb.run();
// 建立滑鼠實體物件
Mouse m = new Mouse();
// 筆記本使用滑鼠
nb.useUSB(m);
// 建立鍵盤實體物件
KeyBoard kb = new KeyBoard();
// 筆記本使用鍵盤
nb.useUSB(kb);
// 筆記本關閉
nb.shutDown();
}
}