Java基础语法——面向对象（3)

Posted 2020-12-03 xxyblog

第一章 接口

1.1 接口概念

接口是功能的集合，同样可看做是一种数据类型，是比抽象类更为抽象的”类”。接口只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(相当于接口的子类)来完成。这样将功能的定义与实现分离，优化了程序设计。请记住：一切事物均有功能，即一切事物均有接口。

 1.2 接口的定义

与定义类的class不同，接口定义时需要使用interface关键字。定义接口所在的仍为.java文件，虽然声明时使用的为interface关键字的编译后仍然会产生.class文件。这点可以让我们将接口看做是一种只包含了功能声明的特殊类。

 定义格式：

public interface 接口名 {

抽象方法1;

抽象方法2;

抽象方法3;

}

使用interface代替了原来的class，其他步骤与定义类相同：

接口中的方法均为公共访问的抽象方法

接口中无法定义普通的成员变量

1.3 类实现接口

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口。实现的动作类似继承，只是关键字不同，实现使用implements。其他类(实现类)实现接口后，就相当于声明：”我应该具备这个接口中的功能”。实现类仍然需要重写方法以实现具体的功能。

 格式：

 class 类 implements 接口 {

 重写接口中方法

}

 在类实现接口后，该类就会将接口中的抽象方法继承过来，此时该类需要重写该抽象方法，完成具体的逻辑。

 接口中定义功能，当需要具有该功能时，可以让类实现该接口，只声明了应该具备该方法，是功能的声明。

 在具体实现类中重写方法，实现功能，是方法的具体实现。

 1.4 接口中成员的特点

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.接口中可以定义方法，方法也有固定的修饰符，public abstract。接口不可以创建对象。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 implements
class DemoImpl implements Demo { //子类实现Demo接口。
    //重写接口中的方法。
    public void show1(){}
    public void show2(){}
}

接口最重要的体现：解决多继承的弊端。将多继承这种机制在java中通过多实现完成了。

怎么解决多继承的弊端呢？

 弊端：多继承时，当多个父类中有相同功能时，子类调用会产生不确定性。

 其实核心原因就是在于多继承父类中功能有主体，而导致调用运行时，不确定运行哪个主体内容。

 为什么多实现能解决了呢？

 因为接口中的功能都没有方法体，由子类来明确。

 多个接口之间可以使用extends进行继承。

interface Fu1{
    void show();
}
interface Fu2{
    void show1();
}
interface Fu3{
    void show2();
}
interface Zi extends Fu1,Fu2,Fu3{
    void show3();
}

 

接口在开发中的它好处：

 1、接口的出现扩展了功能。

 2、接口其实就是暴漏出来的规则。

 3、接口的出现降低了耦合性，即设备与设备之间实现了解耦。

 1.4 接口和抽象的区别

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 缉毒犬 implements 缉毒{
    public void 缉毒() {
    }
}

 

通过上面的例子总结接口和抽象类的区别：

相同点:

都位于继承的顶端,用于被其他类实现或继承;

都不能直接实例化对象;

都包含抽象方法,其子类都必须覆写这些抽象方法;

区别:

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;

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)；

抽象类是这个事物中应该具备的里内容, 继承体系是一种 is..a关系；

接口是这个事物中的额外内容,继承体系是一种 like..a关系。

第二章 多态

2.1 多态概述

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

现实事物经常会体现出多种形态，如学生，学生是人的一种，则一个具体的同学张三既是学生也是人，即出现两种形态。

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。

 多态的定义格式：就是父类的引用变量指向子类对象

 类类型  变量名 = new 子类类型();

 变量名.方法名();

 普通类多态定义的格式：

父类 变量名 = new 子类();
如：    class Fu {}
    class Zi extends Fu {}
    //类的多态使用
Fu f = new Zi();

 抽象类多态定义的格式：

抽象类 变量名 = new 抽象类子类();

如：abstract class Fu {

 　　　　　 public abstract void method();

        }
class Zi extends Fu {
        public void method(){
              System.out.println(“重写父类抽象方法”);
        }
  }
//类的多态使用
  Fu fu= new Zi();

 

 接口多态定义的格式：

接口 变量名 = new 接口实现类();
如： interface Fu {
             public abstract void method();
}
class Zi implements Fu {
             public void method(){
              System.out.println(“重写接口抽象方法”);
}
}
//接口的多态使用
Fu fu = new Zi();

 

同一个父类的方法会被不同的子类重写。在调用方法时，调用的为各个子类重写后的方法。

如 Person p1 = new Student();
   Person p2 = new Teacher();
   p1.work(); //p1会调用Student类中重写的work方法
   p2.work(); //p2会调用Teacher类中重写的work方法

 

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);
    }
}

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。

多态出现后会导致子父类中的成员方法有微弱的变化。看如下代码：

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();
    }
}

 

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。

instanceof关键字

 

我们可以通过instanceof关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类，学生的对象也属于人类。

 

使用格式：

 

boolean  b  = 对象  instanceof  数据类型;

 

Person p1 = new Student(); // 前提条件，学生类已经继承了人类
boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true
boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag结果为false

 

2.2多态-转型

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

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();

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

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：

 1 //描述动物类，并抽取共性eat方法
 2 abstract class Animal {
 3     abstract void eat();
 4 }
 5  
 6 // 描述狗类，继承动物类，重写eat方法，增加lookHome方法
 7 class Dog extends Animal {
 8     void eat() {
 9         System.out.println("啃骨头");
10     }
11 
12     void lookHome() {
13         System.out.println("看家");
14     }
15 }
16 
17 // 描述猫类，继承动物类，重写eat方法，增加catchMouse方法
18 class Cat extends Animal {
19     void eat() {
20         System.out.println("吃鱼");
21     }
22 
23     void catchMouse() {
24         System.out.println("抓老鼠");
25     }
26 }
27 
28 public class Test {
29     public static void main(String[] args) {
30         Animal a = new Dog(); //多态形式，创建一个狗对象
31         a.eat(); // 调用对象中的方法，会执行狗类中的eat方法
32         // a.lookHome();//使用Dog类特有的方法，需要向下转型，不能直接使用
33         
34         // 为了使用狗类的lookHome方法，需要向下转型
35 // 向下转型过程中，可能会发生类型转换的错误，即ClassCastException异常
36         // 那么，在转之前需要做健壮性判断 
37         if( !a instanceof Dog){ // 判断当前对象是否是Dog类型
38                  System.out.println("类型不匹配，不能转换"); 
39                  return; 
40         } 
41         Dog d = (Dog) a; //向下转型
42         d.lookHome();//调用狗类的lookHome方法
43     }
44 }

View Code

我们来总结一下：

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();

 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

向下转型的好处：可以使用子类特有功能。

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){…}