Java之路 - 抽象类接口多态向上向下转型

Posted 2021-03-01 五号世界

1.抽象类

如果父类当中的方法不确定如何进行{}方法实现，那么这就是一个抽象方法

抽象方法所在的类必须是抽象类

使用方法：

（1）不能直接创建new抽象类对象

（2）必须用一个子类来继承抽象父类

（3）子类必须覆盖重写抽象父类当中所有的抽象方法

　　覆盖重写（实现）：去掉抽象方法的abstract关键字，然后补上方法体大括号；

（4）创建子类对象进行使用

public abstract class animal {   //抽象类
    public abstract void eat(); //这是一个抽象方法

    public void nomalMethod(){

    }
}

注意事项：

1. 抽象类不能创建对象，如果创建，编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。
理解：假设创建了抽象类的对象，调用抽象的方法，而抽象方法没有具体的方法体，没有意义。
2. 抽象类中，可以有构造方法，是供子类创建对象时，初始化父类成员使用的。
理解：子类的构造方法中，有默认的super()，需要访问父类构造方法。
3. 抽象类中，不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的类必定是抽象类。
理解：未包含抽象方法的抽象类，目的就是不想让调用者创建该类对象，通常用于某些特殊的类结构设计。
4. 抽象类的子类，必须重写抽象父类中所有的抽象方法，否则，编译无法通过而报错。除非该子类也是抽象类。
理解：假设不重写所有抽象方法，则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后，调用抽象的方法，没有意义。

爷爷、父亲、儿子三类抽象继承关系：

爷爷辈；
public abstract class animal {   //抽象类
    public animal(){
        System.out.println("动物类父类构造方法");
    }
    public abstract void eat(); //这是一个抽象方法

    public abstract void sleep();

    public void nomalMethod(){
        System.out.println("正常方法");
    }
}

父亲辈：
public abstract class Cat extends animal {
    public Cat(){
        System.out.println("猫类构造方法");
    }
    @Override
    public void eat(){
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

儿子：
public class CatFei extends Cat {
    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("嘿嘿嘿的睡觉");
    }
}

三代抽象类继承

 发红包案例：

群主发普通红包。某群有多名成员，群主给成员发普通红包。普通红包的规则：
1. 群主的一笔金额，从群主余额中扣除，平均分成n等份，让成员领取。
2. 成员领取红包后，保存到成员余额中。
请根据描述，完成案例中所有类的定义以及指定类之间的继承关系，并完成发红包的操作。

public class PocketUser {
    private String name;
    private int money; //当前用户的余额
    public PocketUser() {
        System.out.println("用户的无参构造方法");
    }

    //显示一下当前用户有多少钱
    public void show(){
        System.out.println("用户" + name + "剩余" + money + "元");
    }
    public PocketUser(String name, int money) {
        System.out.println("用户的有参构造方法");
        this.name = name;
        this.money = money;
        System.out.println(this.name);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(int money) {
        this.money = money;
    }


}

父类 用户类

 

public class PocketManager extends PocketUser {
    public PocketManager(){
        //super();
        System.out.println("管理员的无参构造方法");
    }

    public PocketManager(String name, int money) {
        super(name, money);
        System.out.println("管理员的有参构造方法");
    }
    public ArrayList<Integer> send(int totalMoney, int count){
        //首先需要一个集合，用来存储若干个红包的金额
        ArrayList<Integer> redlist = new ArrayList<>();

        //首先看下自己还剩多少钱
        int leftmoney = super.getMoney();
        if(totalMoney > leftmoney) {
            System.out.println("余额不足");
            return redlist; //返回一个空集合
        }

        //扣钱 重新设置余额
        super.setMoney(leftmoney - totalMoney);

        //发红包需要平均拆分成count份
        int avg = totalMoney / count ; //每份红包的钱数
        int mod = totalMoney % count ; //平均分完红包后甩下的零头
        //除不开的零头，包在最后一个红包里
        //下面把红包一个一个放到红包里
        for (int i = 0; i < count - 1; i++) { //减一是要除去最后一个红包
            redlist.add(avg);
        }

        //最后一个红包的特殊处理
        int last = avg + mod;
        redlist.add(last); //把最后一个红包也放进去

        return redlist;
        }
    }

子类 管理员类

 

public class PocketMember extends PocketUser{
    public PocketMember(){};
    public PocketMember(String name, int money){
        super(name,money);
    }
    public void receive(ArrayList<Integer>  list){
        //从多个红包当中随机抽取一个红包，给我自己
        //随机获取一个集合当中的索引编号
        int index = new Random().nextInt(list.size());
        //根据索引 从集合当中删除，并且得到被删除的红包给我自己
        int delta =  list.remove(index); // 删除的红包就是自己的

        //自己本来有多少钱呢
        int money = super.getMoney();
        //把收来来的钱加上去
        super.setMoney(money+delta);
    }
}

子类 群成员

 

public class MainMethod {
    public static void main(String[] args) {
        PocketManager m1 = new PocketManager("chris",150);
        PocketMember one = new PocketMember("joe",5);
        PocketMember two = new PocketMember("lin",10);
        PocketMember three = new PocketMember("sea",15);
        m1.show();
        one.show();
        two.show();
        three.show();
        //群主发红包
        ArrayList<Integer> redpocket = m1.send(20,3);
        //三个成员收红包
        one.receive(redpocket);
        two.receive(redpocket);
        three.receive(redpocket);
        //再来看看大家还有多少钱
        m1.show();
        one.show();
        two.show();
        three.show();


    }
}

主方法

 2.接口（Interface） 接口就是多个类的公共规范

（1）接口没有构造方法和静态代码块，不能new，只能通过实现类实现

（2）一个类的直接父类是唯一的，但是一个类是可以同时实现多个接口

（3）如果实现类没有覆盖重写其接口的所有抽象方法。那么他一定要是个抽象类

（4）如果实现类实现的多个接口中多个接口的默认方法重复了，那么要对其进行覆盖重写

（5）一个类如果直接父类当中的方法，和接口当中的方法产生了冲突，优先用父类当中的方法

　　如 public class A extends implements MyInterface 时，如果父类当中的方法和接口当中的默认方法重名了，优先使用父类的而不是接口

接口是一种引用数据类型，最重要的内容就是其中的抽象方法

接口就是一种公共的规范标准，只要符合规范标准，就可以大家通用

接口的格式：

　　public interface 接口名称{  接口内容  }

虽然换成了关键字interface 但编译生成的字节码文件依旧是.class

在java8中，接口内容可以包括：

（1）常量

（2）抽象方法

（3）默认方法

（4）静态方法

如果是java9，还可以额外包含有 5. 私有方法

注意事项:

（1）接口当中的抽象方法，修饰符必须是固定的两个关键字：public abstract

（2）这两个关键字修饰符，可以选择性的省略

（3）方法的三要素可以随意定义

3.接口的使用

（1）接口不能直接使用，必须有一个‘’实现类‘’来实现该接口

格式：

　　实现类：public class 实现类名称 implements 接口名称}{

　　//.....

}

（2）接口的实现类必须覆盖重写（实现）接口中的所有抽象方法

　　去掉abstract关键字，加上方法体大括号

（3）创建实现类的对象，进行使用

接口：
public interface MyInterface {
    // 这是抽象方法1
    public abstract void methodAbs1();

    //这也是抽象方法
    void methodAbs2();
}

实现类：
public class MyImpl implements MyInterface {
    @Override
    public void methodAbs1(){
        System.out.println("这是第一个方法体");
    }

    @Override
    public void methodAbs2(){
        System.out.println("这是第二个方法体");

    }
}

 

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必须是抽象类。

4.接口的默认方法定义

格式： public default 返回值类型 方法名称 （参数列表）{ 方法体 }

接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题

应用场景：当一个接口已经被投入很久了，而且有抽象方法，现在又添加了一个抽象方法，那么此时已经实现该接口的类不是全都要改了？

　　答：将其设置会默认方法，此时默认方法会被其实现类继承

注意事项：

　　1.接口的默认方法可以被实现类直接调用

　　2.接口的默认方法也可以被其实现类覆盖重写

 

5.接口的静态方法  当对象与对象直接有共有的特点时，或者一样的方法，那么就与类有关

格式：public static 返回值类型 （参数列表）{  方法体 }

注意！！！！  不能通过接口实现类的对象来调用接口当中的静态方法！！！ 只能通过接口名称来调用其静态方法

 

6.接口的私有方法

当两个方法体直接有太多重复代码，此时需要把重复的抽取出来，抽取一个公共方法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，应该是内部私有化的。从java9开始，接口当中允许定义私有方法

（1）普通私有方法，解决多个默认方法之间重复代码问题

　　格式：private 返回值类型  方法名称 （参数列表）{ 方法体 }

（2）静态私有方法，解决多个静态方法之间重复代码问题

　　格式：private static  返回值类型 方法名称（参数列表）{方法体}

public interface MyInterface {
    public default void defaultMethod1(){
        System.out.println("这是新添加的默认方法1");
//        System.out.println("AAA");
//        System.out.println("BBB");
        methodCommon();
    }
    public default void defaultMethod2(){
        System.out.println("这是新添加的默认方法2");
//        System.out.println("AAA"); //重复代码
//        System.out.println("BBB"); //重复代码
        methodCommon();
    }
    private void methodCommon(){
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
    }
}

 

 7.接口的常量

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了

1.格式：public static final 数据类型 常量名称 = 数据值；  一旦赋值不可修改  一旦使用final关键字进行修饰，所以不可变

　　 接口当中的常量，可以省略public static final， 但其实它还是不可变的，默认存在

2.接口当中的常量，必须进行赋值，不能不赋值，必须手动进行赋值

3.接口常量中的名称，使用完全大写的字母，用下划线进行分隔

public static final int NUM_OF_MY_CLASS = 6;

 

8.接口内容小结

 

9.类与接口的关系

（1）类与类之间是单继承的

（2）类与接口之间是多实现的

（3）接口与接口之间是多继承的

　　如果多个父接口当中的默认方法重复，那么子接口必须进行默认方法的覆盖重写，而且要带着default！不能删除

 

10.多态（Polymorphism）

extends继承和implements实现，是多态性的前提

格式：父类名称 对象名 = new 子类名称（）； 或者 接口名称 对象名 = new 实现类名称（）；  左父右子

访问成员变量的两种方式：口诀：编译看左边，运行看左边

（1）直接通过对象名称访问，看等号左边是谁，优先用谁，没有则向上找，不会找右侧的子类！！！

（2）直接通过成员方法访问，看该方法属于谁，优先用谁，没有则向上找，子类没有覆盖重写就是父类中找，如果子类覆盖重写了，就从子类中找

访问成员方法的规则：口诀：编译看左边，运行看右边

　　new的是谁，就优先用谁，没有则向上找

多态的使用：

父类：
public class Fu {
    int num = 10;
    public Fu(){
        System.out.println("父类无参构造");
    }
    public Fu(int num){
        System.out.println("父类you参构造");
    }
    public void fumethod(){
        System.out.println("父类方法执行");
    }
    public void method(){
        System.out.println("父类重名方法执行");
        int fu = 222;
        fumethod();
    }
}

子类：
public class Zi extends Fu{
    int num = 20;
    public Zi(){
        this(12);
        System.out.println("子类无参构造");
    }
    public Zi(int num){
        System.out.println("子类有参构造");
    }
    public void ziMethod(){
        int num = 30;
        System.out.println("子类方法执行");
        System.out.println(num); //输出的是局部变量num = 30
        System.out.println(this.num); //输出的是成员变量 num = 20
        System.out.println(super.num); //输出的是父类的成员变量 num = 10
//        super.method();
    }

    @Override
    public void method() {
        super.method();
    }
}
main方法：
public class InterfaceMain {
    public static void main(String[] args) {
        //多态的使用
        Fu obj = new Zi();
        obj.method();
        obj.fumethod();
        Zi zi = (Zi) obj;
        zi.fumethod();
        System.out.println(obj instanceof Zi);
    }
}

View Code

 

使用多态的好处：！！！！

 

 

 11.对象的向上转型，就是多态写法

含义：右侧创建一个子类对象，把它当做父类来看待使用  就是左父右子

注意事项：向上转型一定是安全的，从小范围转换为大范围，有一个弊端，子类的特有方法无法使用

解决方案：用对象的向下转型【还原】  一定要进行类型判断 instanceof

格式：子类 新的对象名 = （子类名称） 原本的对象名；  含义：将父类对象还原为原来的子类对象

注意事项：原本的对象必须是new的子类对象  如 原本是 animal animal = new Cat();应该这样转 Cat(原本右侧new的类)  cat(新的对象名) = （Cat） animal;

　　如果不遵守，而是转成狗类，则会报 java.lang.ClassCastException

 

12.instanceof   子类也是一个父类！！

如何才能查看原本父类指向的子类是谁呢？ - - instanceof 来判断

格式： 对象 instanceof 类名称  会返回一个boolean值　　

　　animal instance of  Cat  

 

public class InterfaceMain {
    public static void main(String[] args) {
        Zi zi = new Zi();
        give(zi);
    }
    public static void give(Fu fu){
        System.out.println("来啦");
    }
}

View Code

 

 13.接口多态的综合案例
- - - - 笔记本电脑
笔记本电脑（laptop）通常具备使用USB设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口，
但具体是什么USB设备，笔记本厂商并不关心，只要符合USB规格的设备都可以。
定义USB接口，具备最基本的开启功能和关闭功能。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，实现USB接口，否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。
案例分析：

进行描述笔记本类，实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘
（1）USB接口，包含开启功能、关闭功能
（2）笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
（3）鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法
（4）键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法

public interface USB {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

USB接口

 

public class Mouse implements USB {

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("鼠标已连接，可以正常使用");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("鼠标已关闭");

    }
    public void kick(){
        System.out.println("鼠标点击使用");
    }
}

鼠标实现USB

 

public class Keyboard implements USB{
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("键盘已连接，可以正常使用");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("键盘已断开");

    }
    public void press(){
        System.out.println("键盘输入单词");
    }
}

键盘实现USB

public class MyLaptop {
    private String user;

    public MyLaptop() {}
    public MyLaptop(String user) {
        this.user = user;
        System.out.println("用户" + user +"正在使用电脑");
    }

    public void powerOff(USB usb1,USB usb2){
        System.out.println("笔记本正在关机");
        usb1.close();
        usb2.close();

    }
    public void powerOn(){
        System.out.println("笔记本正在开机");
    }
    public void useDevice(USB usb){
        if (usb instanceof Mouse){
            System.out.println("这是鼠标设备，使用鼠标设备");
            Mouse mouse = (Mouse) usb; //因为不确定传进来的usb设备是鼠标还是键盘，确定后要向下转型
            mouse.kick();
        } else if(usb instanceof Keyboard){
            System.out.println("这是键盘，使用键盘");
            Keyboard keyboard = (Keyboard) usb;
            keyboard.press();
        }
    }
}

笔记本电脑设备

 

public class UseLaptop {
    public static void main(String[] args) {
        USB mouse = new Mouse();
        USB keyboard = new Keyboard();
        MyLaptop computer = new MyLaptop("蔡晓武");
        computer.powerOn();
        computer.useDevice(mouse);
        computer.useDevice(keyboard);
        computer.powerOff(mouse,keyboard);

    }
}

用户最终使用