面向对象之多态
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了面向对象之多态相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
接口
接口的概念
接口是功能的集合，是一个比抽象类更加抽象的类,接口也是一种数据类型.
接口里面只描述做么些事情，并没有具体的实现
具体的实现由子类完成，将功能的定义与实现分离
世间万物均有接口
接口的定义
定义类用class,而定义接口则用interface
接口里面只能由常量，必须初始化的时候赋值
接口里面只能有抽象方法
public interface 接口名{
// 常量
public static final 数据类型 常量名 = 值;
// 抽象方法
public abstract viod 方法名();
}
其中常量上面的 public final 与接口上面 abstract 可以省略不写
public interface Animal{
int age = 5;
public void eat();
}
-
1.使用interface代替了原来的class,其余步骤与类相同
-
2.接口中的方法均为公共访问的方法
-
3.接口中无法定义普通的成员变量
类实现接口
类与接口的关系为实现关系,实现的动作类似继承，用的关键字不同，实现使用implements
一个类实现一个接口后拥有该接口的所有功能，需要重写该接口里面所有的抽象方法
- 格式
class 类 implements 接口{
重写接口的抽象方法;
}
接口的多实现
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
interface Fu1{
void show1();
}
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();
}
怎么解决多继承的弊端?
弊端:多继承时，当多个父类中有相同的功能时，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呢?
因为接口中的功能都没有方法体，由子类来明确
类继承类同时实现接口
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
class Fu{
public void show(){
};
}
interface Inter{
public 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
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
interface Fu1{
void show1();
}
interface Fu2{
void show2();
}
interface Fu3{
void show3();
}
interface Zi extends Fu1,Fu2,Fu3{
void show();
}
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
接口的好处
接口的出现扩展了功能
接口其实就是暴露出来的规则
接口的出现降低了耦合性
接口与抽象类的区别
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
1、举例：
犬:
行为:
吼叫;
吃饭;
缉毒犬:
行为:
吼叫;
吃饭;
缉毒;
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
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() {
}
}
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内容, 继承体系是一种
- 接口是这个事物中的额外内容,继承体系是一种
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
多态
多态的概述:
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
多态的定义与使用的格式
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();
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();
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
多态-成员的特点
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
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。没有则编译失败
- 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
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
boolean b = 对象 instanceof 数据类型;
如：
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
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
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！
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
多态的好处与弊端
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。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
}
}
- 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){…} -
多态-举例
我们明确多态使用，以及多态的细节问题后，接下来练习下多态的应用
-
小与老
/* 描述小和老， 小拥有讲课和看电影功能 老拥有讲课和钓鱼功能 */ class 老 { void 讲课() { System.out.println("政治"); } void 钓鱼() { System.out.println("钓鱼"); } } // 小继承了老，就有拥有了老的讲课和钓鱼的功能， // 但小和老的讲课内容不一样，因此小要覆盖老的讲课功能 class 小 extends 老 { 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 老 a = new 小(); // 向上转型 a.讲课(); // 这里对象是老，其实真正讲课的仍然是小，因此调用的也是小的讲课功能 a.钓鱼(); // 这里对象是老，但对象其实是小，而小继承了老，即小毕也具有钓鱼功能 // 当要调用小特有的看电影功能时，就必须进行类型转换 小 b = (小) a; // 向下转型 b.看电影(); } } -
学习到这里，面向对象的三大特征学习完了
-
总结下封装、继承、多态的作用：
- 封装：把对象的属性与方法的实现细节隐藏，仅对外提供一些公共的访问方式
- 继承：子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法
- 多态：配合继承与方法重写提高了代码的复用性与扩展性；如果没有方法重写，则多态同样没有意义
笔记本电脑案例
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
案例需求分析
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
实现代码步骤
- 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(); } } -
以上是关于面向对象之多态的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章