11_Java面向对象_第11天(接口多态)_讲义

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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11_Java面向对象_第11天(接口多态)_讲义相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

今日内容介绍
1、接口
2、多态

01接口的概念

* A:接口的概念
    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。

02接口的定义

  • A: 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。
  • B : 定义格式
  •   public interface 接口名 {
          抽象方法1;
          抽象方法2;
          抽象方法3;
      }
  • C: 定义步骤
  •   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

03接口的实现类

  • A: 类与接口的关系
  •   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。
  • B: 类实现接口的格式
  •   class 类 implements 接口 {
          重写接口中方法
      } 
  • C:注意事项
  •   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。

04接口中成员变量的特点

  • A:成员变量特点
    • a 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。后面我们会讲解static与final关键字
  • B:案例
  •   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
      }

05接口中成员方法的特点

  • A: 成员方法特点

    • a 接口中可以定义方法,方法也有固定的修饰符,public abstract
    • b 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。
  • B: 案例
  •   interface Demo { ///定义一个名称为Demo的接口。
          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(){}
      }

06实现类还是一个抽象类

A: 接口的实现类
   一个类如果实现类接口,有两种操作方法:
   第一:实现类是非抽象类,就需要重写接口中所有的抽象方法.
   第二:实现类也声明为抽象类,那么实现类可以不重写接口中的抽象方法。

07类和接口的多实现

  • A:接口的多实现
    了解了接口的特点后,那么想想为什么要定义接口,使用抽象类描述也没有问题,接口到底有啥用呢?
    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。

  • B 多实现的优点
    • 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。
  • C :案例演示

      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(){}
      }

08类在继承类的同时实现多接口

  • A: 继承的同时实现接口
    • 接口和类之间可以通过实现产生关系,同时也学习了类与类之间可以通过继承产生关系。当一个类已经继承了一个父类,它又需要扩展额外的功能,这时接口就派上用场了。
    • 子类通过继承父类扩展功能,通过继承扩展的功能都是子类应该具备的基础功能。如果子类想要继续扩展其他类中的功能呢?这时通过实现接口来完成。
    • 接口的出现避免了单继承的局限性。父类中定义的事物的基本功能。接口中定义的事物的扩展功能。
  • B: 代码演示
  •   class Fu {
          public void show(){}
      }
      interface Inter {
          pulbic abstract void show1();
      }
      class Zi extends Fu implements Inter {
          public void show1() {
          }
      }
    
      接口的出现避免了单继承的局限性。父类中定义的事物的基本功能。接口中定义的事物的扩展功能。

09接口的多继承

  • A: 接口的多继承
    • 学习类的时候,知道类与类之间可以通过继承产生关系,接口和类之间
    • 可以通过实现产生关系,那么接口与接口之间会有什么关系。
    • 多个接口之间可以使用extends进行继承。
  • B 代码演示
    interface Fu1{
    void show();
    }
    interface Fu2{
    void show1();
    }
    interface Fu3{
    void show2();
    }
    interface Zi extends Fu1,Fu2,Fu3{
    void show3();
    }

      在开发中如果多个接口中存在相同方法,这时若有个类实现了这些接口,那么就要实现接
      口中的方法,由于接口中的方法是抽象方法,子类实现后也不会发生调用的不确定性。

10接口思想

  • A:接口的思想
    • 前面学习了接口的代码体现,现在来学习接口的思想,接下里从生活中的例子进行说明。
    • 举例:我们都知道电脑上留有很多个插口,而这些插口可以插入相应的设备,这些设备为什么能插在上面呢?
    • 主要原因是这些设备在生产的时候符合了这个插口的使用规则,否则将无法插入接口中,更无法使用。发现这个插口的出现让我们使用更多的设备。
  • B: 接口的好处
    • 总结: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。

    • 接口的出现方便后期使用和维护,一方是在使用接口(如电脑),一方在实现接口(插在插口上的设备)。例如:笔记本使用这个规则(接口),电脑外围设备实现这个规则(接口)。

11接口和抽象类的区别

  • A: 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。
  • B: 举例:
    • 犬:
      行为:
      吼叫;
      吃饭;
    • 缉毒犬:
      行为:
      吼叫;
      吃饭;
      缉毒;
  • C: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。
  • D: 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() {
          }
      }
  • E: 接口和抽象类区别总结
  •   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你内容, 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
    
      二者的选用:
          优先选用接口,尽量少用抽象类;
          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;

12多态概述

  • A: 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。

13多态调用的三种格式

  • A:多态的定义格式:

    • 就是父类的引用变量指向子类对象
    • 父类类型 变量名 = new 子类类型();
      变量名.方法名();
  • B: 普通类多态定义的格式
  •   父类 变量名 = new 子类();
      举例: 
          class Fu {}
          class Zi extends Fu {}
          //类的多态使用
          Fu f = new Zi();
  • C: 抽象类多态定义格式
  •       抽象类 变量名 = new 抽象类子类();
          举例: 
          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();
  • D: 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();
  • E: 注意事项
    •   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
        当变量名指向不同的子类对象时,由于每个子类重写父类方法的内容不同,所以会调用不同的方法。

14多态成员方法的特点

  • A: 掌握了多态的基本使用后,那么多态出现后类的成员有啥变化呢?前面学习继承时,我们知道子父类之间成员变量有了自己的特定变化,
    • 那么当多态出现后,成员变量在使用上有没有变化呢?
    • 多态出现后会导致子父类中的成员变量有微弱的变化
  • B: 代码演示
  •   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。

  • D: 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();
          }
      }
  • E: 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。

15instanceof关键字

  • A: 作用
    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

  • 格式:
    boolean b = 对象 instanceof 数据类型;

  • 举例:
  •   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

16多态-向上转型

* A: 多态的转型分为向上转型与向下转型两种:
    
* B: 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();

17多态-向下转型

* A: 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
    

18多态的好处和弊端

* A: 多态的好处和弊端
    * 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。
    
* B: 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 extends Animal {
        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 extends Animal {
        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
        }
    }


* C 多态总结:
    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){…}

19多态举例

 * A: 毕老师和毕姥爷的故事
 * 案例:
  /*
    描述毕老师和毕姥爷,
    毕老师拥有讲课和看电影功能
    毕姥爷拥有讲课和钓鱼功能
  */
    class 毕姥爷 {
        void 讲课() {
            System.out.println("政治");
        }
    
        void 钓鱼() {
            System.out.println("钓鱼");
        }
    }
    
    // 毕老师继承了毕姥爷,就有拥有了毕姥爷的讲课和钓鱼的功能,
    // 但毕老师和毕姥爷的讲课内容不一样,因此毕老师要覆盖毕姥爷的讲课功能
    class 毕老师 extends 毕姥爷 {
        void 讲课() {
            System.out.println("Java");
        }
    
        void 看电影() {
            System.out.println("看电影");
        }
    }
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            // 多态形式
            毕姥爷 a = new 毕老师(); // 向上转型
            a.讲课(); // 这里表象是毕姥爷,其实真正讲课的仍然是毕老师,因此调用的也是毕老师的讲课功能
            a.钓鱼(); // 这里表象是毕姥爷,但对象其实是毕老师,而毕老师继承了毕姥爷,即毕老师也具有钓鱼功能
    
            // 当要调用毕老师特有的看电影功能时,就必须进行类型转换
            毕老师 b = (毕老师) a; // 向下转型
            b.看电影();
        }
    

20笔记本电脑案例

  • A:案例介绍
    • 定义USB接口(具备开启功能、关闭功能),笔记本要使用USB设备,即笔记本在生产时需要预留可以插入USB设备的USB接口,即就是笔记本具备使用USB设备的功能,
    • 但具体是什么USB设备,笔记本并不关心,只要符合USB规格的设备都可以。鼠标和键盘要想能在电脑上使用,那么鼠标和键盘也必须遵守USB规范,不然鼠标和键盘的生产出来无法使用
    • 进行描述笔记本类,实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘
      USB接口,包含开启功能、关闭功能
      笔记本类,包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
      鼠标类,要符合USB接口
      键盘类,要符合USB接口
  • B: 案例分析
    • 阶段一:
      使用笔记本,笔记本有运行功能,需要笔记本对象来运行这个功能
    • 阶段二:
      想使用一个鼠标,又有一个功能使用鼠标,并多了一个鼠标对象。
    • 阶段三:
      还想使用一个键盘 ,又要多一个功能和一个对象
    • 问题:每多一个功能就需要在笔记本对象中定义一个方法,不爽,程序扩展性极差。
      降低鼠标、键盘等外围设备和笔记本电脑的耦合性。

21笔记本电脑案例代码实现

 * A: 代码实现
    定义鼠标、键盘,笔记本三者之间应该遵守的规则
    interface USB {
        void open();// 开启功能
    
        void close();// 关闭功能
    }
    
        鼠标实现USB规则
    class Mouse implements USB {
        public void open() {
            System.out.println("鼠标开启");
        }
    
        public void close() {
            System.out.println("鼠标关闭");
        }
    }
    
        键盘实现USB规则
    class KeyBoard implements USB {
        public void open() {
            System.out.println("键盘开启");
        }
    
        public void close() {
            System.out.println("键盘关闭");
        }
    }
    
        定义笔记本
    class NoteBook {
        // 笔记本开启运行功能
        public void run() {
            System.out.println("笔记本运行");
        }
    
        // 笔记本使用usb设备,这时当笔记本对象调用这个功能时,必须给其传递一个符合USB规则的USB设备
        public void useUSB(USB usb) {
            // 判断是否有USB设备
            if (usb != null) {
                usb.open();
                usb.close();
            }
        }
    
        public void shutDown() {
            System.out.println("笔记本关闭");
        }
    }
    
    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            // 创建笔记本实体对象
            NoteBook nb = new NoteBook();
            // 笔记本开启
            nb.run();
    
            // 创建鼠标实体对象
            Mouse m = new Mouse();
            // 笔记本使用鼠标
            nb.useUSB(m);
    
            // 创建键盘实体对象
            KeyBoard kb = new KeyBoard();
            // 笔记本使用键盘
            nb.useUSB(kb);
    
            // 笔记本关闭
            nb.shutDown();
        }
    }

作业测试

1、多态是什么,多态的前提条件是什么?

2、多态中成员访问的特点分别是什么?
成员变量
成员方法(非静态方法)
静态方法

3、什么是接口,它的特点是什么?

4、接口的成员特点有哪些?

5、抽象类和接口的区别是什么?

6:定义一个父类Animal eat方法 , 定义两个子类 Dog 特有方法keepHome , Cat 特有方法 catchMouse ;并且 重写eat方法
测试类中写一个方法,参数列表有一个参数Animla类型,
要求: 调用该方法分别传递Dog对象 和Cat 对象, 使用instanceof进行将转后调用eat,和他们的特有方法

7.测试: 如果一个方法的返回值类型是父类,那么能否返回一个子类对象.(该父类不管是类,抽象类还是接口)

8.现有两种 OldPhone NewPhone; 两个类都有call() sendMessage() 方法(考虑向上抽取一个父类);

    已知接口IPlay中有一个方法 playGame(),NewPhone添加玩游戏的功能;
要求: 分别测试OldPhone和NewPhone的两个方法,再测试新手机palyGame()的方法.

9 .(完成下面的汽车案例)

描述:汽车都具有跑的功能,普通的奥迪车也不例外,但是高端的奥迪车除了具有跑的功能外,还具有自动泊车和无人驾驶的功能!
需求:定义普通奥迪车,高端奥迪车,实现描述中的功能并测试

以上是关于11_Java面向对象_第11天(接口多态)_讲义的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

12_Java面向对象_第12天(构造方法thissuper)_讲义

13_Java面向对象_第13天(staticfinal匿名对象内部类包修饰符代码块)_讲义

19_集合_第19天(ListSet)_讲义

29_Java_数据库_第29天(JDBCDBUtils)_讲义

面向对象编程-多态

第11天 面向对象