Java基础接口和多态

Posted 2022-09-28 Ricky_0528

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java基础接口和多态相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

1. 接口

在原有功能的基础上进行拓展

1.1 概述

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

定义一个接口的格式：

public interface 接口名称 
    // 接口内容

注：class换成了关键字interface之后，编译生成的字节码文件仍然是：.java -> .class

如果是Java7，那么接口中可以包含的内容有
- 常量
- 抽象方法
如果是Java8，还可以额外包含有
- 默认方法
- 静态方法
如果是Java9，还可以额外包含有
- 私有方法

接口使用步骤：

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 
    // ...

接口的实现类必须覆盖重写接口中所有的抽象方法
创建实现类的对象，进行使用

1.2 抽象方法的定义和使用

在任何版本的Java中，接口都能定义抽象方法

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，可以选择性省略，但是不可以换成别的
方法的三要素可以随意定义

使用：

Demo01Interface

package ricky.base.day10.demo01;
public class Demo01Interface 
    public static void main(String[] args) 
        MyInterfaceAbstractImpl impl = new MyInterfaceAbstractImpl();
        impl.methodAbs1();
        impl.methodAbs2();
        impl.methodAbs3();
        impl.methodAbs4();

MyInterfaceAbstractImpl

package ricky.base.day10.demo01;
public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract 
    @Override
    public void methodAbs1() 
        System.out.println("first");
    
    @Override
    public void methodAbs2() 
        System.out.println("second");
    
    @Override
    public void methodAbs3() 
        System.out.println("third");
    
    @Override
    public void methodAbs4() 
        System.out.println("forth");

MyInterfaceAbstract

package ricky.base.day10.demo01;
public interface MyInterfaceAbstract 
    // 抽象方法下面四种形式都可以
    public abstract void methodAbs1();
    public void methodAbs2();
    abstract void methodAbs3();
    void methodAbs4();

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

1.3 默认方法的定义和使用

从Java8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

注意事项：

接口当中的默认方法，修饰符必须是两个固定的关键字：public default
public可以选择性省略
方法的三要素可以随意定义

注：接口当中的默认方法可以解决接口升级的问题（即需要新增加抽象方法），有了这个方法如果需要可以重写，不需要就可以无视

使用：

Demo02Interface

package ricky.base.day10.demo02;
public class Demo02Interface 
    public static void main(String[] args) 
        MyInterfaceDefaultA a = new MyInterfaceDefaultA();
        a.methodsAbs();
        a.methodDefault();
        MyInterfaceDefaultB b = new MyInterfaceDefaultB();
        b.methodsAbs();
        b.methodsDefault();

MyInterfaceDefault

package ricky.base.day10.demo02;
public interface MyInterfaceDefault 
    public abstract void methodsAbs();
    public default void methodDefault() 
        System.out.println("新添加的默认方法");

MyInterfaceDefaultA

package ricky.base.day10.demo02;
public class MyInterfaceDefaultA implements MyInterfaceDefault 
    @Override
    public void methodsAbs() 
        System.out.println("抽象方法实现A");

MyInterfaceDefaultB

package ricky.base.day10.demo02;
public class MyInterfaceDefaultB implements MyInterfaceDefault 
    @Override
    public void methodsAbs() 
        System.out.println("抽象方法实现B");
    
    
    @Override
    public void methodsDefault() 
        System.out.println("B重写默认方法");

注意事项：

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，重写时不需要default关键字

1.4 静态方法的定义和使用

从Java8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

注意事项：

接口当中的静态方法方法，修饰符必须是两个固定的关键字：public static
public可以选择性省略
方法的三要素可以随意定义

使用：

Demo03Interface

package ricky.base.day10.demo03;
public class Demo03Interface 
    public static void main(String[] args) 
        MyInterfaceStatic.methodStatic();

MyInterfaceStatic

package ricky.base.day10.demo03;
public interface MyInterfaceStatic 
    public static void methodStatic() 
        System.out.println("Static Method");

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
通过接口名称直接调用其中的静态方法：接口名称.静态方法名(参数);

1.5 私有方法的定义和使用

需要抽取一个共有方法，用来解决两个默认方法之间重复代码的问题，但是这个共有方法不应该让实现类使用，应该是私有化的

从Java9开始，接口当中允许定义私有方法

普通私有方法，解决多个默认方法之间重复代码的问题

格式：

private 返回值类型 方法名称(参数列表) 
    // 方法体

使用：

MyInterfacePrivateA

package ricky.base.day10.demo04;
public interface MyInterfacePrivateA 
    public default void methodDefault1() 
        System.out.println("默认方法1");
        methodCommon();
    
    public default void methodDefault2() 
        System.out.println("默认方法2");
        methodCommon();
    
    private void methodCommon() 
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");

MyInterfacePrivateImpl

package ricky.base.day10.demo04;
public class MyInterfacePrivateImpl implements MyInterfacePrivateA

Demo04Interface

package ricky.base.day10.demo04;
public class Demo04Interface 
    public static void main(String[] args) 
        MyInterfacePrivateImpl a = new MyInterfacePrivateImpl();
        a.methodDefault1();
        a.methodDefault2();

静态私有方法，解决多个静态方法之间重复代码的问题

格式：

private static 返回值类型 方法名称(参数列表) 
    // 方法体

使用：

MyInterfacePrivateA

package ricky.base.day10.demo04;
public interface MyInterfacePrivateB 
    public static void methodDefault1() 
        System.out.println("静态方法1");
        methodStaticCommon();
    
    public static void methodDefault2() 
        System.out.println("静态方法2");
        methodStaticCommon();
    
    private static void methodStaticCommon() 
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");

Demo04Interface

package ricky.base.day10.demo04;
public class Demo04Interface 
    public static void main(String[] args) 
        MyInterfacePrivateB.methodDefault1();
        MyInterfacePrivateB.methodDefault2();

1.6 接口的常量定义和使用

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：

一旦使用final关键字进行修饰，说明不可改变
接口当中的常量，修饰符必须是三个固定的关键字：public static final
这个三个关键字可以选择性省略，不写也是一样
接口当中的常量必须进行赋值
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（Shift + F6即可切换）

使用：

MyInterfaceConst

package ricky.base.day10.demo05;
public interface MyInterfaceConst 
    public static final int NUM_OF_MY_CLASS = 10;

demo05Interface

package ricky.base.day10.demo05;
public class demo05Interface 
    public static void main(String[] args) 
        System.out.println(MyInterfaceConst.NUM_OF_MY_CLASS);

1.7 总结

在Java 9+版本中，接口的内容可以有：

成员变量其实是常量，格式：[public] [static] [final] 数据类型常量名称 = 数据值;
- 常量必须进行赋值，而且一旦赋值不能改变
- 常量名称完全大写，用下划线进行分隔
接口中最重要的就是抽象方法，格式：[public] [abstract] 返回值类型方法名称(参数列表);
- 实现类必须覆盖重写接口所有的抽象方法，除非实现类是抽象对象
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
- 默认方法也可以被覆盖重写
从Java 8开始，接口里允许定义静态方法，格式：[public] static 返回值类型方法名称(参数列表) 方法体
- 应该通过接口名称进行调用，不能通过实现类对象调用接口静态方法
从Java 9开始，接口里允许定义私有方法，格式：
- 普通私有方法：private 返回值类型方法名称(参数列表) 方法体
- 静态私有方法：private static 返回值类型方法名称(参数列表) 方法体
- 注意：private的方法只有接口自己才能调用，不能被实现类或别人使用

1.8 注意事项

接口是没有静态代码块或者构造方法的

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：

public class MyInterfaceImpl implements MyInterfadceA, MyInterfaceB 
    // 覆盖重写所有抽象方法

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
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
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
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，但对于成员变量并不适用

1.9 接口之间的多继承

类与类之间是单继承的，直接父类只有一个
类与接口之间是多实现的，一个类可以实现多个接口（使用implements）
接口与接口之间是多继承的（使用extends）

注意事项：

多个父接口当中的抽象方法如果重复，没关系
多个父接口当中的默认方法如果重复，那么子接口必须进行默认方法的覆盖重写，而且带着default关键字

2. 多态

2.1 概述

extends继承或者implements实现是多态性的前提

一个对象拥有多种形态就是对象的多态性

必要条件：

满足继承关系
父类引用指向子类对象

2.2 格式与使用

代码当中的多态性就是：父类引用指向子类对象

即左侧父类的引用指向了右侧子类的对象

格式：

父类名称 对象名 = new 子类名称();
接口名称 对象名 = new 实现类名称();

2.3 成员变量的使用特点

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（只有子类覆盖重写/父类的）

2.4 成员方法的使用特点

看new的是谁，就优先用谁，没有则向上找
口诀：编译看左边，运行看右边
- 父子都有，优先用子
- 子类没有，父类有，向上找到父类

2.5 向上转型

又叫隐式转型、自动转型

父类引用指向子类实例，可以调用子类重写父类的方法以及父类派生的方法，无法调用子类独有方法

注意：父类中的静态方法无法被子类重写，所以向上转型之后，只能调用到父类原有的静态方法，如果想调用子类的，需要向下转型

小类转型为大类

Animal one = new Cat();
Animal two = new Dog();

2.6 向下转型

也叫强制类型转换

子类引用指向父类对象，此处必须进行强制类型转换

必须满足转换条件才能进行强转

Animal one = new Cat();
Cat temp = (Cat)one;

2.7 优点

无论右边new的时候换成哪个子类对象，等号左边调用方法都不会变化

3. 引用类型转换

3.1 对象的向上转型

其实就是多态的写法

格式：父类名称对象名 = new 子类名称();

含义：右侧创建一个子类对象，把它当作父类来看待使用

注意事项：向上转型一定是安全的

3.2 对象的向下转型

向上转型有一个弊端：对象一旦向上转型成父类，那么就无法调用子类原本特有的内容

对象的向下转型其实是一个还原的动作

格式：子类名称对象名 = (子类名称) 父类对象;

含义：将父类对象还原成为本来的子类对象

注意事项：必须保证对象本来创建的时候就是猫，才能向下转型成为猫，如果对象创建的时候本来不是猫，现在非要向下转型成为猫，就会报错（java.lang.ClassCastException）

3.3 用instanceof关键字进行类型判断

判断左边的对象能否作为右边的实例

格式：对象 instanceof 类型

会得到一个boolean值

4. 设计模式

4.1 概述

设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案

4.2 单例模式

目的：使得类的一个对象成为该类系统中的唯一实例
定义：一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供

要点：

某个类只能由一个实例
必须自行创建实例
必须自行向整个系统提供这个实例

实现：

只提供私有的构造方法
含有一个该类的静态私有对象
提供一个静态的公有方法用于创建、获取静态私有对象

代码实现方案：

饿汉式：对象创建过程中实例化
懒汉式：静态公有方法中实例化

4.3 饿汉式

空间换时间

SingletonOne.java

package com.ricky.singleton;

public class SingletonOne 
	// 创建类中私有构造
	private SingletonOne() 
		
	
	
	// 创建该类型的私有静态实例
	private static SingletonOne instance = new SingletonOne();
	
	// 创建公有静态方法返回静态实例对象
	public static SingletonOne getInstance() 
		return instance;

Test.java

package com.ricky.test;

import com.ricky.singleton.SingletonOne;

public class Test 

	public static void main(String[] args) 
		// TODO Auto-generated method stub
		SingletonOne one = SingletonOne.getInstance();
		SingletonOne two = SingletonOne.getInstance();
		System.out.println(one);
		System.out.println(two);

测试结果：两者指向的引用相同

4.4 懒汉式

时间换空间

SingletonTwo.java

package com.ricky.singleton;

public class SingletonTwo 
	// 创建类中私有构造
	private SingletonTwo() 
		
	
	
	// 创建该类型的私有静态实例
	private static SingletonTwo instance = null;
	
	// 创建公有静态方法返回静态实例对象
	public static SingletonTwo getInstance() 
		if (instance == null)
			instance = new SingletonTwo();
		return instance;

Test.java

package com.ricky.test;

import com.ricky.singleton.SingletonTwo;

public class Test 

	public static void main(String[] args) 
		// TODO Auto-generated method stub
		SingletonTwo one = SingletonTwo.getInstance();
		SingletonTwo two = SingletonTwo.getInstance();
		System.out.println(one);
		System.out.println(two);

测试结果：两者指向的引用相同

4.5 饿汉式 PK 懒汉式

饿汉式

在类加载时就创建实例
线程安全

懒汉式

第一次使用时进行实例化
存在线程风险，解决方式
- 同步锁
- 双重校验锁
- 静态内部类
- 枚举

以上是关于Java基础接口和多态的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

java讨论:啥是多态和接口,为啥需要?

Java 基础语法爆肝两万字解析 Java 的多态抽象类和接口