Java-接口继承与多态

Posted 2022-08-07 旷世奇才李先生

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文章目录

• 前言
• 一、类的继承
• 二、Object类
• • 1、getClass()方法
  • 2、toString()方法
  • 3、equals()方法
• 三、对象类型的转换
• • 1、向上转型
  • 2、向下转型
• 四、使用instanceof操作符判断对象类型
• 五、方法的重载
• 六、多态
• 七、抽象类与接口
• • 1、抽象类
  • 2、接口
• 八、总结

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前言

学习好继承和多态是面向对象开发语言中非常重要的一个环节，如果在程序中使用继承和多态得当，整个程序的架构将变得非常有弹性，同时可以减少代码的冗余性。继承机制的使用可以复用一些定义好的类，减少重复代码的编写。多态机制的使用可以动态调整对象的调用，降低对象之间的依存关系。为了优化继承与多态，一些类除了继承父类外还使用接口的形式。Java中的类可以同时实现多个接口，接口被用来简历类与类之间关联的标准。

一、类的继承

继承在面向对象开发思想中是一个非常重要的概念，它使整个程序架构具有一定的弹性，在程序中复用一些已经定义完善的类不仅可以减少软件开发周期，也可以提高软件的可维护性和可扩展性。

例如：

public class Parent //父类
    Parent()
        System.out.println("调用父类的Parent()构造方法");
    

class SubParent extends Parent
    SubParent()
        System.out.println("调用子类的SubParent()构造方法");
    

    public static void main(String[] args) 
        SubParent s = new SubParent();
    

二、Object类

在开始学习使用class关键字定义类时，就应用到了继承原理，应为在Java中，所有的类都直接或间接继承了java.lang.Object类。Object类是比较特殊的类，它是所有类的父类，是Java类层中的最高层类。当创建一个类时，总是在继承，除非某个类已经指定要从其他类继承，否则它就是从java.lang.Object类继承而来的，可见Java中的每个类都源于java.lang.Object类，如String、Integer等类都是继承于Object类；除此之外，自定义的类也都继承于Object类。由于所有类都是Object子类，所以在定义类时，省略了extends Object关键字。

在Object类中主要包括clone()、finalize()、equals()、toString()等方法，其中常用的两个方法为equals()和toString()方法。由于所有的类都是Object类的子类，所以任何类都可以重写Object类中的方法。

1、getClass()方法

getClass()方法是Object类定义的方法，它会返回对象执行时的Class实例，然后使用此实例调用getName()方法可以取得类的名称。
语法如下：

getClass().getname();

可以将getClass()方法与toString()方法联合使用。

2、toString()方法

toString()方法的功能是将一个对象返回为字符串形式，它会返回一个String实例。在实际的应用中通常重写toString()方法，为对象提供一个特定的输出模式。当这个类转换为字符串或与字符串连接时，将自动调用重写的toString()方法。

3、equals()方法

在自定义的类中使用equals()方法进行比较时，equals()方法默认实现是使用“==”运算符比较两个对象的引用地址，而不是比较对象的内容，所以要想真正做到比较两个对象的内容，需要在自定义类中重写equalse()方法。

三、对象类型的转换

对象类型的转换在Java编程中经常遇到，主要包括向上转型与向下转型操作。

1、向上转型

因为平行四边形是特殊的四边形，也就是说平行四边形是四边形的一种，那么就可以将平行四边形对象看作是一个四边形对象。例如，鸡是家禽的一种，而家禽是动物中的一类 ，那么也可以将鸡对象看作是一个动物对象。
例如：

class Quadrangle 
    public static void draw(Quadrangle q)
        //SomeSentence
    

class Parallelogram extends Quadrangle
    public static void main(String[] args) 
        Parallelogram p = new Parallelogram();
        draw(p);
    

平行四边形类继承了四边形类，四边形类存在一个draw()方法，它的参数是Quadrangle(四边形类)类型，而在平行四边形类的主方法中调用draw()时给予的参数类型却是Parallelogram(平行四边形类)类型的。这里一直在强调一个问题，就是平行四边形也是一种类型的四边形，所以可以将平行四边形类的对象看作是一个四边形类的对象，这就相当于“Quadrangle obj = new Parallelogram()”，就是把子类对象赋值给父类类型的变量，这种技术被称为“向上转型”。试想一下正方形类对象可以作为draw()方法的参数，梯形类对象同样也可以作为draw()方法的参数，如果在四边形类的draw()方法中根据不同的图形对象设置不同的处理，就可以做到在父类中定义一个方法完成各个子类的功能，这样可以使同一份代码毫无差别地运用到不同类型之上，这就是多态机制的基本思想

2、向下转型

通过向上转型可以推理出向下转型是将较抽象类转换为较具体的类。这样的转型通常会出现问题，例如，不能说四边形是平行四边形的一种、所有的鸟都是鸽子，因为这非常不合乎逻辑。可以说子类对象总是父类的一个实例，但父类对象不一定是子类的实例。

例如：

class Quadrangle 
    public static void draw(Quadrangle q)
        //SomeSentence
    

class Parallelogram extends Quadrangle
    public static void main(String[] args) 
        draw(new Parallelogram());
        //将平行四边形类对象看作是四边形对象，称为向上转型操作
        Quadrangle q = new Parallelogram();
        //Parallelogram p=q;
        //将父类对象赋予子类对象，这种写法是错误的
        //将父类对象赋予子类对象，并强制转换为子类型，这种写法是正确的
        Parallelogram p = (Parallelogram)q;
    

四、使用instanceof操作符判断对象类型

当在程序中执行向下转型操作时，如果父类对象不是子类对象的实例，就会发生ClassCastException异常，所以在执行向下转型之前需要养成一个良好的习惯，就是判断父类对象是否为子类对象的实例。这个判断通常使用instanceof操作符来完成。可以使用instanceof操作符判断是否一个类实现了某个接口，也可以用它来判断一个实例对象是否属于一个类。
instanceof的语法格式如下；

myobject instanceof ExampleClass

例如：

class Quadrangle 
    public static void draw(Quadrangle q)
        //SomeSentence
    

class Square extends Quadrangle
    //SomeSentence

class Anything
    //SomeSentence

class Parallelogram extends Quadrangle
    public static void main(String[] args) 
        Quadrangle q = new Quadrangle();//实例化父类对象
        //判断父类对象是否为Parallelogram子类的一个实例
        if(q instanceof Parallelogram)
            Parallelogram p = (Parallelogram)q;//向下转型操作
        
        //判断父类对象是否为Square子类的一个实例
        if(q instanceof Square)
            Square s = (Square) q;//进行向下转型操作
        
        //由于q对象不为Anything类的对象，所以这条语句是错误的
        
    

五、方法的重载

方法的重载就是在同一个类中允许同时存在一个以上的同名方法，只要这些方法的参数个数或类型不同即可。

六、多态

利用多态可以使程序具有良好的扩展性，并可以对所有类对象进行通用的处理。

例如：

class Quadrangle 
    //实例化保存四边形对象的数组对象
    private Quadrangle[] qtest = new Quadrangle[6];
    private int nextIndex = 0;
    public void draw(Quadrangle q)     //定义draw()方法，参数为四边形对象
        if(nextIndex < qtest.length)
            qtest[nextIndex] = q;
            System.out.println(nextIndex);
            nextIndex++;
        
    

    public static void main(String[] args) 
        //实例化两个四边形对象，用于调用draw()方法
        Quadrangle q = new Quadrangle();
        q.draw(new Square());   //以正方形对象为参数调用draw()方法
        q.draw(new Parallelogramgle()); //以平行四边形对象为参数调用draw()方法
    


//定义一个正方形类，继承四边形类
class Square extends Quadrangle
    public Square()
        System.out.println("正方形");
    

//定义一个平行四边形类，继承四边形类
class Parallelogramgle extends Quadrangle
    public Parallelogramgle()
        System.out.println("平行四边形");
    

七、抽象类与接口

1、抽象类

在解决实际问题时，一般将父类定义为抽象类，需要使用这个父类进行继承与多态处理。回想继承和多态的原理，继承树中越是在上方的类越抽象，如鸽子类继承鸟类、鸟类继承动物类。在多态机制中，并不需要将父类初始化对象，我们需要的只是子类对象，所以在Java语言中设置抽象类不可以实例化对象，因为图形类不能抽象出任何一种具体图形，但它的子类却可以。
抽象类的语法如下：

public abstract class Test
	abstract void testAbstract();//定义抽象方法

2、接口

接口是抽象类的延伸，可以将它看作是纯粹的抽象类，接口中的所有方法都没有方法体。
接口使用interface关键字进行定义，其语法如下：

public interface drawTest
	void draw();//接口内的方法，省略abstract关键字

在接口中定义的任何字段都自动是static和final的。

八、总结

这里的相关内容还没有整理完毕，文章后面持续更新，建议收藏。

文章中涉及到的命令大家一定要像我一样每个都敲几遍，只有在敲的过程中才能发现自己对命令是否真正的掌握了。

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