Java温习——面向对象第五部分

Posted 2022-12-14 twc829

一、接口

1 概念

（1）硬件接口

指两个硬件设备之间的连接方式；

包括物理上的接口、逻辑上的数据传送协议；

（2）软件接口

指程序代码，特殊的类；

在Java中，表示一种规范，是具有N个方法的特征集合；

接口只定义类中必须提供的方法，不关心类的内部数据和功能实现细节，分离规范和实现，增强系统可拓展性和可维护性；

注：

面向接口编程中，接口和实现类体验了真正的多态；

接口是多个抽象类的抽象；

在Java中最小的程序单元是类，接口其实是一个特殊的类；

Java中接口表示规范，用于定义一组抽象方法，表示某一类事物必须具备的功能，要求实现类必须实现该接口并提供方法实现；

2 语法定义

[<修饰符>] interface <接口名>

注：

接口起名原则是具有某些能力的，习惯以able或handler结尾或以I开头；

编译成功后，和类一样，生成一个字节码；

3 接口中成员

（1）没有构造器，也不能显式定义构造器，因此不能实例化；

（2）字段只能是全局静态常量，即默认使用public static final修饰字段，可不写，字段名大写；

（3）方法都是公共抽象方法，即默认使用public abstract修饰，可不加，但不能定义普通方法；

（4）内部类都是公共静态内部类，即默认使用public static修饰，可不加；

注：

接口只能继承接口，不能集成类，且接口支持多继承（类是单继承关系）；

[<修饰符>] interface <接口名> extends <接口1>, <接口2>

类与类之间存在继承关系，使用extends表示；

接口与接口之间只能是继承关系，使用extends表示；

接口与类之间只能是实现关系，使用implements表示；

常量接口，用来封装多个常量，功能和常量类相同，但不推荐使用常量接口，因为没有使用接口的功能；

标志接口，表示没有任何成员，仅仅是一个接口的定义，其他类实现该接口用来表示属于该家族，同不推荐；

4 接口的实现

接口只是定义了某一事物应该具有某些功能，但没有提供具体实现，需要类实现该接口并覆盖接口中的方法，从而实现接口中定义的方法；

（1）类实现接口语法

一个类可实现多个接口，从而弥补类的单继承问题；

[<修饰符>] class <类名> extends <父类名> implements <接口名1, 2, 3, ...>

（2）接口与实现类的多态关系

严格上，接口与实现类之间的关系是实现关系；但在开发中，有时将实现关系称为特殊继承关系，即接口是实现类的父类，实现类是接口的子类；

接口和实现类的多态关系是最常见的；

<接口名> <变量名> = new <实现类名>();

注：

接口中方法是公共抽象的，因此实现类必须覆盖接口中的方法，且方法必须使用public修饰，因为子类方法访问修饰大于等于父类访问修饰符；

如

interface IWalkable
	void doWork();


class Cat implements IWalkable
	public void doWork()
		System.out.println("走猫步");
	


class InterfaceDemo
	public static void main(String[] args) 
	
		// new Cat().doWork();
		IWalkable w = new Cat(); // 面向接口编程，存在多态
		w.doWork(); // 多态特性，执行Cat类中的doWork方法
	

5 类和类以及类和接口的关系图

如

interface IWalkable
	void walk();


interface ISwimable
	void swim();


abstract class Animal


class Frog extends Animal implements IWalkable, ISwimable
	public void walk()
		System.out.println("跳跳跳");
	
	public void swim()
		System.out.println("蛙泳");
	


class InterfaceDemo
	public static void main(String[] args) 
	
		Frog f = new Frog(); // 若使用多态关系，只能调用该接口中的方法，如IWalkable w = new Frog(); w.walk(); // w.swim();错误
		f.walk();
		f.swim();
	

6 接口与抽象类的异同

（1）相同点

a 都位于继承的顶端，用于被其他实现或继承；

b 都不能实例化；

c 都可定义抽象方法，其子类或实现类都必须覆盖这些抽象方法；

（2）不同点

a 接口没有构造器，抽象类有构造器；

b 接口只包含抽象方法，抽象类可包含普通方法和抽象方法（Java8前）；

c 类是单继承，接口是多继承，类和接口之间可多实现；

d 接口中的成员变量默认是public static final，抽象类中的默认是包访问权限；

e 接口中的方法默认是public abstract，抽象类中的方法默认是包访问权限；

f 接口中的内部类默认是public static，抽象类中的内部类默认是包访问权限；

注：

若接口和实现类可完成相同的功能，尽量使用接口，体现面向接口编程的思想；

7 面向接口编程思想

（1）多态的好处

把实现类对象赋值给接口类型变量，屏蔽了不同实现类之间的实现差异，实现通用编程；

（2）举例：使用USB设备工作

不使用面向接口编程思想，则需要在MotherBoard类中定义多个plugin方法；

class Mouse
	public void swapData()
		System.out.println("鼠标移动中");
	


class Printer
	public void swapData()
		System.out.println("打印中");
	


class MotherBoard
	public static void plugIn(Mouse m)
		m.swapData();
	
	public static void plugIn(Printer p)
		p.swapData();
	


class Demo
	public static void main(String[] args)
		MotherBoard.plugIn(new Mouse()); // 鼠标移动中
		MotherBoard.plugIn(new Printer()); // 打印中
	

而使用面向接口编程思想后，MotherBoard类中只需一个plugIn方法；

interface IUSB
	void swapData();


class Mouse implements IUSB
	public void swapData()
		System.out.println("鼠标移动中");
	


class Printer implements IUSB
	public void swapData()
		System.out.println("打印中");
	


class MotherBoard
	public static void plugIn(IUSB usb)
		usb.swapData();
	


class USBDemo
	public static void main(String[] args)
		MotherBoard.plugIn(new Mouse()); // 鼠标移动中
		MotherBoard.plugIn(new Printer()); // 打印中
	

二、内部类

1 概念

定义在类中的另一个类；

2 类中可定义的成员

有三种，即字段、方法、内部类；

内部类看作是外部类的一个成员，因此内部类可使用四个访问权限修饰符（public/protected/缺省/private）修饰，还可使用static修饰；

而外部类只能使用public或缺省；

3 使用内部类的原因

（1）增强封装，把内部类隐藏在外部类中，不准其他类访问内部类；

（2）内部类提高代码的可读性和可维护性，把小型类嵌入到外部类中，结构更靠近；

（3）内部类可直接访问外部类的成员，但外部类不可直接使用内部类中的成员；

如双向链表由多个节点组成，将节点类作为双向链表类的内部类

// 双向链表
public class LinkedList
	private Node first; // 第一个节点
	private Node last; // 最后一个节点

	// 节点类型：把内部类看成一个整体
	class Node
		private Node prev; // 当前的上一个节点
		private Node next; // 当前的下一个节点
		private Object ele; // 当前节点存储的数据
	

4 分类

根据使用不同的修饰符或定位的位置不同，分为四种；

（1）实例内部类

a 概念

内部类没有使用static修饰，表明内部类属于外部类的对象，而非外部类本身；

b 特点

创建实例内部类前，必须存在外部类对象，通过外部类对象创建内部类对象（当存在内部类对象时，一定存在外部类对象）；

Outter.Inner in = new Outter().new Inner();

实例内部类的实例自动持有外部类的实例的引用，内部类可直接访问外部成员；

外部类中不能直接访问内部类的成员，必须通过内部类的实例访问；

实例内部类中不能定义静态成员，只能定义实例成员；

若实例内部类和外部类存在同名的字段或方法abc，则在内部类中，this.abc表示访问内部类成员，外部类.this.abc表示访问外部类成员；

如

class Outter
	String name = "Outter.name";
	
	public void work()
		System.out.println(new Inner().age);
	
	class Inner
		int age = 18;
		String name = "Inner.name";
		
		public void test()
			String name = "local.name";
			System.out.println(name); // local.name
			System.out.println(this.name); // Inner.name
			System.out.println(Outter.this.name); // Outter.name
		
	


class InstanceInnerClassDemo
	public static void main(String[] args) 
	
		Outter.Inner in = new Outter().new Inner();
		in.test();
	

（2）静态内部类

a 概念

内部类使用static修饰；

b 特点

静态内部类的实例不会自动持有外部类的特定实例的引用（静态内部类直接属于外部类），在创建内部类的实例时不必创建外部类的实例；

Outter.Inner in = new Outter.Inner();

静态内部类可直接访问外部类的静态成员，若访问外部类的实例成员，必须通过外部类的实例访问；

静态内部类中可定义静态成员和实例成员；

测试类可通过完整的类名直接访问静态内部类的静态成员；

如

class Outter
	String name = "Outter.name";
	static String name2 = "name2";

	static class Inner
		static int age = 18;
		
		public void test()
			System.out.println(name2);
			System.out.println(new Outter().name);
		
	


class StaticInnerClassDemo
	public static void main(String[] args) 
	
		Outter.Inner in = new Outter.Inner();
		in.test();

		System.out.println(Outter.Inner.age);
	

（3）局部内部类（不会用）

a 概念

在方法中定义的内部类，其可见范围是当前方法和局部变量是同一级别；

b 特点

不能使用public、private、protected、static修饰符（类似于局部变量）；

局部内部类只能在当前方法中使用；

局部内部类和实例内部类一样，不能包含静态成员；

局部内部类和实例内部类一样，都可访问外部类的所欲成员；

局部内部类访问的局部变量必须使用final修饰（不适用于Java8，因为Java8自动隐式加上final，依然是常量），因为若当前方法不是main方法，则当前方法调用结束后，当前方法的栈帧被销毁，方法内部的局部变量的空间全部销毁，然而局部内部类是定义在方法中，且在方法中会创建局部内部类对象，而局部内部类会访问局部变量，当前方法被销毁时对象还在堆内存，依然持有对局部变量的引用，但方法被销毁时局部变量已被销毁，此时在堆内存中一个对象引用不存在的数据，因此使用final修饰局部变量，从而变成常量，永驻内存空间；

如

class LocalInnerClassDemo
	static String name = "name";

	public static void main(String[] args) 
	
		final int age = 18; // 局部变量必须是final的，才能被局部内部类访问
		
		class Inner
			String info = "INFO";

			public void test()
				System.out.println(name); // 可直接访问外部类的成员变量
				System.out.println(info); // 
				System.out.println(age); // 局部内部类访问局部变量
			
		
		
		new Inner().test();
		System.out.println(new Inner().info);
	

（4）匿名内部类（使用最多）

a 概念

是一个没有名称的局部内部类，适用于仅使用一次的类，是局部内部类的特殊情况；

在开发中，经常有这样的类——只需定义一次、使用一次就可丢弃；

在JavaSE/ android的事件处理中，不同的按钮点击后应该有不同的响应操作，首先使用匿名内部类；

b 特点

匿名内部类本身没有构造器，但会调用父类的构造器；

匿名内部类尽管没有构造器，但可在匿名类中提供一段实例初始化代码块，JVM在调用父类构造器后，会执行该代码块；

内部类处理可继承类，还可实现接口；

c 语法格式

new 父类构造器([<实参列表>]) 或 接口()
	// 匿名内部类的类体部分

注：

匿名内部类必须继承一个父类或实现一个接口，但最多只能继承一个父类或实现一个接口；

匿名内部类访问局部变量时，需要将该局部变量使用final修饰；

如

// 创建一个IUSB的匿名实现类对象
MotherBoard.plugIn(new IUSB()
	// 匿名内部类类提体
	public void swapData()
		System.out.println("正在输入中");
	
);

注：

每个内部类经过成功编译后，生成独立的class文件；

成员内部类，外部类名$内部类名

局部内部类，外部类名$数字$内部类名

匿名内部类，外部类名$数字

三、枚举

1 概念

是从Java5开始提供的一种新的数据类型，是一个特殊的类，就是多个固定的常量对象的集合；

用来表示事物固定的状态；

2 定义

[<修饰符>] enum <枚举类名>
	常量A, 常量B, 常量C;

如

enum Weekday
	MONDAY, TUUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FTIDAY, SATDAY, SUNDAY;

3 特点

（1）枚举的直接父类是java.lang.Enum，但不能显式继承Enum；

（2）枚举相当于一个类，可定义构造函方法、成员变量、普通方法和抽象方法；

（3）默认私有构造方法，即使不屑访问权限也是private；

（4）每个实例分别用一个全局常量表示，枚举类的对象是固定的，实例个数有限，不能使用new关键字；

（5）枚举实例必须位于枚举体中的最开始部分，枚举实例列表后面要有分号与其他成员分开；

（6）枚举实例后有花括号时，该实例是枚举类的匿名内部类对象；

4 使用

（1）枚举中都是全局公共的静态常量，可直接使用枚举类名进行调用

（2）因为java.lang.Enum是所有枚举类的父类，因此所有的枚举对象可调用Enum类中的方法

String name = <枚举对象名>.name(); // 返回枚举对象的常量名称
int ordinal = <枚举对象>.ordinal(); // 返回枚举对象的序号，从0开始
String str = <枚举对象>.toString(); // 返回枚举对象的常量名称

（3）编译器生成的枚举类的静态方法

<枚举类型>[] values() 返回当前枚举类型所有常量，使用一个数组封装起来；

<枚举类型> valueOf(String name) 把一个指定名称的字符串转换为当前枚举类中同名的常量；

（4）从Java5开始出现枚举，switch也支持操作枚举类型，但本质上switch只支持int类型，byte、short、char类型自动转换为int类型，而枚举类型在底层使用枚举对象的ordinal()

5 枚举的单例设计模式

如下，原先使用的单例设计模式存在缺陷——使用反射便可创建对象；

而枚举的单例设计模式很安全，即使使用反射也无法创建对象，推荐！

/*
class ArrayUtil
	private static ArrayUtil instance = new ArrayUtil();
	// 将构造器私有化，说明不能在其他类进行调用，即不能创建对象
	private ArrayUtil()
	
	public static ArrayUtil getInstance()
		return instance;
	
		
	public void sort(int[] arr)
		System.out.println("排序操作");
	

*/
enum ArrayUtil
	INSTANCE;
		
	public void sort(int[] arr)
		System.out.println("排序操作");
	


class SingletonDemo
	public static void main(String[] args)
		System.out.println(ArrayUtil.INSTANCE == ArrayUtil.INSTANCE); // true
		ArrayUtil.INSTANCE.sort(null);
		ArrayUtil.INSTANCE.sort(null);