Java之接口和多态

接口

接口类概念：

接口只是描述所应该具备的方法，并没有具体实现，具体的实现由接口的实现类重写来完成。

接口的定义：

与定义类的class不同，接口定义时需要用到interface关键字。

格式：public interface 接口名{ 抽象方法1，抽象方法2，.....}，即：仅含有抽象函数，且修饰符为public修饰,也可定义变量，但变量必须有固定的修饰符修饰。

类实现接口：

一个类继承接口类并实现，则称该类为接口的实现类，或者类实现接口。实现类与继承一样，只是关键字不同，实现使用关键字implements。接口的实现类必须对接口类中的抽象函数进行重写。

格式：

class 类名 implements 接口类{       重写接口中方法}

接口中成员的特点：

1、接口中可以定义变量，但是变量必须有固定的修饰符修饰，public static final 所以接口中的变量也称之为常量，其值不能改变。

2、接口中可以定义方法，方法也有固定的修饰符，public abstract

3、接口不可以创建对象。

4、子类必须覆盖掉接口中所有的抽象方法后，子类才可以实例化。否则子类是一个抽象类。

interface Demo { ///定义一个名称为Demo的接口。public static final int NUM = 3;// NUM的值不能改变public abstract void show1();public abstract void show2();}//定义子类去覆盖接口中的方法。类与接口之间的关系是 实现。通过 关键字 implementsclass DemoImpl implements Demo { //子类实现Demo接口。//重写接口中的方法。public void show1(){}public void show2(){}}

接口的多实现：

接口最重要的体现是：解决多继承的弊端，通过接口的实现类来解决。

实例：

interface Fu1{void show1();}interface Fu2{void show2();}class Zi implements Fu1,Fu2// 多实现。同时实现多个接口。{public void show1(){}public void show2(){}}

接口与抽象的区别：

明白了接口思想和接口的用法后，接口和抽象类的区别是什么呢？接口在生活体现也基本掌握，那在程序中接口是如何体现的呢？

通过实例进行分析和代码演示抽象类和接口的用法。

1、举例：

犬：

行为：

吼叫；

吃饭；

缉毒犬：

行为：

吼叫；

吃饭；

缉毒；

 

2、思考：

由于犬分为很多种类，他们吼叫和吃饭的方式不一样，在描述的时候不能具体化，也就是吼叫和吃饭的行为不能明确。当描述行为时，行为的具体动作不能明确，这时，可以将这个行为写为抽象行为，那么这个类也就是抽象类。

可是当缉毒犬有其他额外功能时，而这个功能并不在这个事物的体系中。这时可以让缉毒犬具备犬科自身特点的同时也有其他额外功能，可以将这个额外功能定义接口中。

         如下代码演示：

interface 缉毒{public abstract void 缉毒();}//定义犬科的这个提醒的共性功能abstract class 犬科{public abstract void 吃饭();public abstract void 吼叫();}// 缉毒犬属于犬科一种，让其继承犬科，获取的犬科的特性，//由于缉毒犬具有缉毒功能，那么它只要实现缉毒接口即可，这样即保证缉毒犬具备犬科的特性，也拥有了缉毒的功能class 缉毒犬 extends 犬科 implements 缉毒{public void 缉毒() {}void 吃饭() {}void 吼叫() {}}class 缉毒猪 implements 缉毒{public void 缉毒() {}}

3、通过上面的例子总结接口和抽象类的区别：

相同点:

l  都位于继承的顶端,用于被其他类实现或继承;

l  都不能直接实例化对象;

l  都包含抽象方法,其子类都必须覆写这些抽象方法;

区别:

l  抽象类为部分方法提供实现,避免子类重复实现这些方法,提高代码重用性;接口只能包含抽象方法;

l  一个类只能继承一个直接父类(可能是抽象类),却可以实现多个接口;(接口弥补了Java的单继承)

二者的选用:

l  优先选用接口,尽量少用抽象类;

l  需要定义子类的行为,又要为子类提供共性功能时才选用抽象类;

多态

多态概述：

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

Java作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如Student类继承了Person类，一个Student的对象便既是Student，又是Person。

Java中多态的代码体现在一个子类对象(实现类对象)既可以给这个子类(实现类对象)引用变量赋值，又可以给这个子类(实现类对象)的父类(接口)变量赋值。

如Student类可以为Person类的子类。那么一个Student对象既可以赋值给一个Student类型的引用，也可以赋值给一个Person类型的引用。

最终多态体现为父类引用变量可以指向子类对象。

多态的前提是必须有子父类关系或者类实现接口关系，否则无法完成多态。

在使用多态后的父类引用变量调用方法时，会调用子类重写后的方法。

多态的定义和使用格式：

多态的定义格式是指：父类的引用变量指向子类的对象。

即：Fu fu = new Zi();

fu.子类方法();

可以分为：

1、普通类多态定义格式：

class Fu{       public void a();}class Zi extends Fu{       public void a();}Fu fu = new Zi();fu.a();//调用的是子类重写的成员函数

2、抽象类多态定义格式：

abstract class Fu{         public abstract void function();}class Zi extends Fu{         public void function(){             System.out.print();   }}

abstract class Fu{         public abstract void function();}class Zi extends Fu{         public void function(){             System.out.print();   }}Fu fu = new zi();

3、接口类多态定义格式：

interface class Fu{         public abstract void function();}class Zi implements Fu{         public void function(){             System.out.print();   }}Fu fu = new Zi();

多态的成员特点：

使用多态时子父类中的成员变量会有变化，

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);}}

分析
此结果为4,5

l  多态成员变量

当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：

编译时期：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。

运行时期：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。

简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。

多态中成员方法的特点：

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();}}

结果

Zi show num

l  多态成员方法

编译时期：参考引用变量所属的类，如果没有类中没有调用的方法，编译失败。

运行时期：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。

简而言之：编译看左边，运行看右边。

1.1     多态-转型

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

l  向上转型：当有子类对象赋值给一个父类引用时，便是向上转型，多态本身就是向上转型的过程。

使用格式：

父类类型  变量名 = new子类类型();

如：Person p = new Student();

l  向下转型：一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式，将父类引用转为子类引用，这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象，是无法向下转型的！

使用格式：

子类类型变量名 = (子类类型)父类类型的变量;

如:Student stu = (Student) p;  //变量p实际上指向Student对象

 

1.2     多态的好处与弊端

当父类的引用指向子类对象时，就发生了向上转型，即把子类类型对象转成了父类类型。向上转型的好处是隐藏了子类类型，提高了代码的扩展性。

但向上转型也有弊端，只能使用父类共性的内容，而无法使用子类特有功能，功能有限制。看如下代码

//描述动物类，并抽取共性eat方法

abstract class Animal {

    abstract void eat();

}

 

// 描述狗类，继承动物类，重写eat方法，增加lookHome方法

class Dog extendsAnimal {

    void eat() {

        System.out.println("啃骨头");

    }

 

    void lookHome() {

        System.out.println("看家");

    }

}

 

// 描述猫类，继承动物类，重写eat方法，增加catchMouse方法

class Cat extendsAnimal {

    void eat() {

        System.out.println("吃鱼");

    }

 

    void catchMouse() {

        System.out.println("抓老鼠");

    }

}

 

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        Animal a= new Dog(); //多态形式，创建一个狗对象

        a.eat(); // 调用对象中的方法，会执行狗类中的eat方法

        //a.lookHome();//使用Dog类特有的方法，需要向下转型，不能直接使用

       

        //为了使用狗类的lookHome方法，需要向下转型

// 向下转型过程中，可能会发生类型转换的错误，即ClassCastException异常

        // 那么，在转之前需要做健壮性判断

        if( !a instanceof Dog){ // 判断当前对象是否是Dog类型

                System.out.println("类型不匹配，不能转换");

                return;

        }

        Dog d = (Dog) a; //向下转型

        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法

    }

}

 

我们来总结一下：

l  什么时候使用向上转型：

当不需要面对子类类型时，通过提高扩展性，或者使用父类的功能就能完成相应的操作，这时就可以使用向上转型。

如：Animal a = new Dog();

    a.eat();

l  什么时候使用向下转型

当要使用子类特有功能时，就需要使用向下转型。

    如：Dog d= (Dog) a; //向下转型

        d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法

l  向下转型的好处：可以使用子类特有功能。

l  弊端是：需要面对具体的子类对象；在向下转型时容易发生ClassCastException类型转换异常。在转换之前必须做类型判断。

如：if(!a instanceof Dog){…}