我的 Java 入门进阶之路（六）

技术2024-07-06 70

文章目录

一、接口：二、多态三、接口多态的综合案例：

一、接口：

1.1、概述：

接口，是Java语言中一种引用类型，是方法的集合，如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法，那么接口的内部主要就是封装了方法，包含抽象方法（JDK7及以前），默认方法和静态方法（JDK8），私有方法（JDK9）。

接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用 interface 关键字。它也会被编译成 .class文件，但一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。

引用数据类型：数组，类，接口。

接口的使用，它不能创建对象，但是可以被实现（implements，类似于被继承）。一个实现接口的类（可以看做是接口的子类），需要实现接口中所有的抽象方法，创建该类对象，就可以调用方法了，否则它必须是一个抽象类。

生活中的接口例子：

1.2、定义格式：

public interface 接口名称{ //抽象方法 //默认方法 //静态方法 //私有方法 } 含有抽象方法：

抽象方法：使用 abstract 关键字修饰，可以省略，没有方法体。该方法供子类实现使用。

代码如下：

含有默认方法和静态方法:

默认方法：使用 default 修饰，不可省略，供子类调用或者子类重写。静态方法：使用 static 修饰，供接口直接调用。

代码如下：

含有私有方法和私有静态方法：

私有方法：使用 private 修饰，供接口中的默认方法或者静态方法调用。

代码如下：

1.3、基本的实现：

实现的概述：

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类，也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用 implements 关键字。

非抽象子类实现接口：

必须重写接口中所有抽象方法。(抽象子类不需要全部重写)

继承了接口的默认方法，即可以直接调用，也可以重写。

实现格式：

抽象方法的实现：

必须全部实现，代码如下：

定义接口：

/* 在任何版本的Java中，接口都能定义抽象方法。格式： public abstract 返回值类型方法名称(参数列表); */ public interface MyInterfaceAbstract { // 这是一个抽象方法 public abstract void methodAbs1(); // 这也是抽象方法 abstract void methodAbs2(); // 这也是抽象方法 public void methodAbs3(); // 这也是抽象方法 void methodAbs4(); }

注意事项：

接口当中的抽象方法，修饰符必须是两个固定的关键字：public abstract这两个关键字修饰符，可以选择性地省略。（初学者建议不要忽略）方法的三要素，可以随意定义。

定义实现类：

// 普通实现类，所以要全部重写 public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract { @Override public void methodAbs1() { System.out.println("这是第一个方法！"); } @Override public void methodAbs2() { System.out.println("这是第二个方法！"); } @Override public void methodAbs3() { System.out.println("这是第三个方法！"); } @Override public void methodAbs4() { System.out.println("这是第四个方法！"); } }

定义测试类：

/* 接口就是多个类的公共规范。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。如何定义一个接口的格式： public interface 接口名称 { // 接口内容 } 备注：换成了关键字interface之后，编译生成的字节码文件仍然是：.java --> .class。接口使用步骤： 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： 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）接口中所有的抽象方法。实现：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。注意事项：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就必须是抽象类。 */ public class Demo01Interface { public static void main(String[] args) { // 错误写法！不能直接new接口对象使用。 // MyInterfaceAbstract inter = new MyInterfaceAbstract(); // 创建实现类的对象使用 MyInterfaceAbstractImpl impl = new MyInterfaceAbstractImpl(); impl.methodAbs1(); impl.methodAbs2(); } }

小贴士：

如果是Java 7，那么接口中可以包含的内容有： 1.常量 2. 抽象方法

如果是Java 8，还可以额外包含有： 3. 默认方法 4. 静态方法

如果是Java 9，还可以额外包含有： 5. 私有方法

换成了关键字 interface 之后，编译生成的字节码文件仍然是：.java --> .class。

默认方法的使用：

可以继承，可以重写，二选一，但是只能通过实现类的对象来调用。

1.继承默认方法，代码如下：

定义接口：

/* 从Java 8开始，接口里允许定义默认方法。格式： public default 返回值类型方法名称(参数列表) { 方法体 } 备注：接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题。 */ public interface MyInterfaceDefault { // 抽象方法 public abstract void methodAbs(); // 新添加的方法，改成默认方法 public default void methodDefault() { System.out.println("这是新添加的默认方法"); } }

定义实现类1：（不重写默认方法）

public class MyInterfaceDefaultA implements MyInterfaceDefault { @Override public void methodAbs() { System.out.println("实现了抽象方法，AAA"); } }

定义实现类2：（重写默认方法）

public class MyInterfaceDefaultB implements MyInterfaceDefault { @Override public void methodAbs() { System.out.println("实现了抽象方法，BBB"); } @Override public void methodDefault() { System.out.println("实现类B覆盖重写了接口的默认方法"); } }

定义测试类：

/* 1. 接口的默认方法，可以通过接口实现类对象，直接调用。 2. 接口的默认方法，也可以被接口实现类进行覆盖重写。 */ public class Demo02Interface { public static void main(String[] args) { // 创建了实现类对象 MyInterfaceDefaultA a = new MyInterfaceDefaultA(); a.methodAbs(); // 调用抽象方法，实际运行的是右侧实现类。 // 调用默认方法，如果实现类当中没有，会向上找接口 a.methodDefault(); // 这是新添加的默认方法 System.out.println("=========="); MyInterfaceDefaultB b = new MyInterfaceDefaultB(); b.methodAbs(); b.methodDefault(); // 实现类B覆盖重写了接口的默认方法 } }

静态方法的使用：

静态与 .class 文件相关，只能使用接口名调用，不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用，代码如下：

定义接口：

/* 从Java 8开始，接口当中允许定义静态方法。格式： public static 返回值类型方法名称(参数列表) { 方法体 } 提示：就是将abstract或者default换成static即可，带上方法体。 */ public interface MyInterfaceStatic { public static void methodStatic() { System.out.println("这是接口的静态方法！"); } }

定义实现类：

public class MyInterfaceStaticImpl implements MyInterfaceStatic { }

定义测试类：

/* 注意事项：不能通过接口实现类的对象来调用接口当中的静态方法。正确用法：通过接口名称，直接调用其中的静态方法。格式：接口名称.静态方法名(参数); */ public class Demo03Interface { public static void main(String[] args) { // 创建了实现类对象 MyInterfaceStaticImpl impl = new MyInterfaceStaticImpl(); // 错误写法！ // impl.methodStatic(); // 直接通过接口名称调用静态方法 MyInterfaceStatic.methodStatic(); } }

私有方法的使用：

私有方法：只有默认方法可以调用。私有静态方法：默认方法和静态方法可以调用

如果一个接口中有多个默认方法，并且方法中有重复的内容，那么可以抽取出来，封装到私有方法中，供默认方法去调用。从设计的角度讲，私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。

定义接口：

默认方法接口：

/* 问题描述：我们需要抽取一个共有方法，用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，应该是私有化的。解决方案：从Java 9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 MyInterfacePrivateA { public default void methodDefault1() { System.out.println("默认方法1"); methodCommon(); } public default void methodDefault2() { System.out.println("默认方法2"); methodCommon(); } private void methodCommon() { System.out.println("AAA"); System.out.println("BBB"); System.out.println("CCC"); } }

静态方法接口：

public interface MyInterfacePrivateB { public static void methodStatic1() { System.out.println("静态方法1"); methodStaticCommon(); } public static void methodStatic2() { System.out.println("静态方法2"); methodStaticCommon(); } private static void methodStaticCommon() { System.out.println("AAA"); System.out.println("BBB"); System.out.println("CCC"); } }

定义实现类（默认方法的实现类，静态方法不需要实现类，直接接口.方法）：

public class MyInterfacePrivateAImpl implements MyInterfacePrivateA { public void methodAnother() { // 直接访问到了接口中的默认方法，这样是错误的！ // methodCommon(); } }

定义测试类：

public class Demo04Interface { public static void main(String[] args) { MyInterfacePrivateB.methodStatic1(); MyInterfacePrivateB.methodStatic2(); // 错误写法！ // MyInterfacePrivateB.methodStaticCommon(); MyInterfacePrivateAImpl implA = new MyInterfacePrivateAImpl(); implA.methodAnother(); implA.methodDefault1(); implA.methodDefault2(); } }

由于我的是 jdk 1.8 无法运行这个私有方法，不给予结果演示。

1.4、接口的多实现：

之前学过，在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。

实现格式：

[ ]：表示可选操作。

抽象方法：

接口中，有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。代码如下：

定义两个接口：

public interface MyInterfaceA { public abstract void methodA(); public abstract void methodAbs(); }

B：

public interface MyInterfaceB { public abstract void methodB(); public abstract void methodAbs(); }

定义实现类：

public class MyInterfaceImpl /*extends Object*/ implements MyInterfaceA, MyInterfaceB { @Override public void methodA() { System.out.println("覆盖重写了A方法"); } @Override public void methodB() { System.out.println("覆盖重写了B方法"); } @Override public void methodAbs() { System.out.println("覆盖重写了AB接口都有的抽象方法"); } }

默认方法：

接口中，有多个默认方法时，实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的，必须重写一次。代码如下：

定义多个接口：

public interface MyInterfaceA { public default void methodA(); public default void methodAbs(); }

public interface MyInterfaceB { public default void methodB(); public default void methodAbs(); }

定义实现类：

public class MyInterfaceImpl /*extends Object*/ implements MyInterfaceA, MyInterfaceB { @Override public void methodAbs() { System.out.println("覆盖重写了AB接口都有的抽象方法"); } }

静态方法：

接口中，存在同名的静态方法并不会冲突，原因是只能通过各自接口名访问静态方法。

优先级的问题：

当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的默认方法重名，子类就近选择执行父类的成员方法。

1.5、接口的多继承：

一个接口能继承另一个或者多个接口，这和类之间的继承比较相似。接口的继承使用 extends 关键字，子接口继承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的，那么子接口需要重写一次。代码如下：

定义父接口：

定义子接口：

小贴士：子接口重写默认方法时，default关键字可以保留。子类重写默认方法时，default关键字不可以保留。

1.6、接口定义成员变量：

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】。（但接口中的常量这三个关键字能省略不写）

格式：

public static final 数据类型常量名称 = 数据值;

代码如下：

定义一个接口：

public interface MyInterfaceConst { // 这其实就是一个常量，一旦赋值，不可以修改 public static final int NUM_OF_MY_CLASS = 12; }

定义测试类：

public class Demo05Interface { public static void main(String[] args) { // 访问接口当中的常量 System.out.println(MyInterfaceConst.NUM_OF_MY_CLASS); } }

注意事项：

接口当中的常量，可以省略 public static final，注意：不写也照样是这样。接口当中的常量，必须进行赋值；不能不赋值。接口中常量的名称，使用完全大写的字母，用下划线进行分隔。（推荐命名规则）

二、多态

2.1、概述：

引入：多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

定义：

多态：是指同一行为，具有多个不同表现形式。

图像举例：

【重点】：

继承或者实现【二选一】方法的重写【意义体现：不重写，无意义】父类引用指向子类对象【格式体现】

2.2、多态的体现：

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，执行的是子类重写后方法。（口诀：编译看左边，运行看右边。）

代码如下：

定义父类：

public class Fu { public void method() { System.out.println("父类方法"); } public void methodFu() { System.out.println("父类特有方法"); } }

定义一个子类：

public class Zi extends Fu { @Override public void method() { System.out.println("子类方法"); } }

定义实现类：

/* 代码当中体现多态性，其实就是一句话：父类引用指向子类对象。 */ public class Demo01Multi { public static void main(String[] args) { // 使用多态的写法 // 左侧父类的引用，指向了右侧子类的对象 Fu obj = new Zi(); obj.method(); // 编译看左边，运行看右边原则父有运行子中的，执行方法 obj.methodFu(); // 父有子没有，子向上找（不可能会向下找）父有，执行方法 } }

2.3、访问成员变量：

访问成员变量的两种方式：

直接通过对象名称访问成员变量：看等号左边是谁，优先用谁，没有则向上找。间接通过成员方法访问成员变量：看该方法属于谁，优先用谁，没有则向上找。

代码如下：

定义父类：

public class Fu /*extends Object*/ { // 其实父类也有继承，那就是 Object , object是最大的父类 int num = 10; public void showNum() { System.out.println(num); } public void method() { System.out.println("父类方法"); } public void methodFu() { System.out.println("父类特有方法"); } }

定义子类：

public class Zi extends Fu { int num = 20; int age = 16; @Override public void showNum() { System.out.println(num); } @Override public void method() { System.out.println("子类方法"); } public void methodZi() { System.out.println("子类特有方法"); } }

访问成员变量的测试类：

public class Demo01MultiField { public static void main(String[] args) { // 使用多态的写法，父类引用指向子类对象 Fu obj = new Zi(); System.out.println(obj.num); // 父：10 // System.out.println(obj.age); // 错误写法！ // 父类没有，不会向下查找，只会向上查找 System.out.println("============="); // 子类没有覆盖重写，就是父：10 // 子类如果覆盖重写，就是子：20 obj.showNum(); } }

2.4、多态的好处：

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展性与便利。代码如下：

定义父类：

public abstract class Animal { public abstract void eat(); }

定义多个子类：

public class Cat extends Animal { @Override public void eat() { System.out.println("猫吃鱼"); } // 子类特有方法 public void catchMouse() { System.out.println("猫抓老鼠"); } }

public class Dog extends Animal { @Override public void eat() { System.out.println("狗吃SHIT"); } public void watchHouse() { System.out.println("狗看家"); } }

定义测试类：

public class Demo01Main { public static void main(String[] args) { // 对象的向上转型，就是：父类引用指向之类对象。 Animal animal = new Cat(); // 本来创建的时候 animal.eat(); // 猫吃鱼 // animal.catchMouse(); // 错误写法！ // 向下转型，进行“还原”动作 Cat cat = (Cat) animal; cat.catchMouse(); // 猫抓老鼠 // 下面是错误的向下转型 // 本来new的时候是一只猫，现在非要当做狗 // 错误写法！编译不会报错，但是运行会出现异常： // java.lang.ClassCastException，类转换异常 Dog dog = (Dog) animal; } }

向上转型一定是安全的，没有问题的，正确的。但是也有一个弊端：对象一旦向上转型为父类，那么就无法调用子类原本特有的内容。

解决方案：用对象的向下转型【还原】。

图像说明：由于多态特性的支持，eat方法的 Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，当然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与猫的eat、狗的eat方法一致，所以eat 完全可以替代以上两方法。不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写某某动物的eat方法了，直接使用父类的eat都可以完成。所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

2.5、instanceof的使用：

作用：

用来在运行时指出对象是否是特定类的一个实例。instanceof通过返回一个布尔值来指出，这个对象是否是这个特定类或它的子类的一个实例。用法： boolean result = object instanceof class 参数：result：布尔类型。object：任意对象表达式。class：任意已定义的对象类。说明：如果 object 是 class 的一个实例，则返回 true。如果 object 不是指定类的一个实例，或者 object 是 null，则返回 false。

代码如下：（承接2.4父子类）

/* 如何才能知道一个父类引用的对象，本来是什么子类？格式：对象 instanceof 类名称这将会得到一个boolean值结果，也就是判断前面的对象能不能当做后面类型的实例。 */ public class Demo02Instanceof { public static void main(String[] args) { Animal animal = new Dog(); // 本来是一只狗 animal.eat(); // 狗吃SHIT // 如果希望掉用子类特有方法，需要向下转型 // 判断一下父类引用animal本来是不是Dog if (animal instanceof Dog) { Dog dog = (Dog) animal; dog.watchHouse(); } // 判断一下animal本来是不是Cat if (animal instanceof Cat) { Cat cat = (Cat) animal; cat.catchMouse(); } giveMeAPet(new Dog()); } public static void giveMeAPet(Animal animal) { if (animal instanceof Dog) { Dog dog = (Dog) animal; dog.watchHouse(); } if (animal instanceof Cat) { Cat cat = (Cat) animal; cat.catchMouse(); } } }

2.6、应用类型的转换：

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。

向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。

一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。

为什么要转型：

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"（多态的缺点）。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

三、接口多态的综合案例：

3.1、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。

3.2、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

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，要实现USB接口，并具备点击的方法键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法

3.3、代码实现：

定义一个USB接口：

public interface USB { public abstract void open(); // 打开设备 public abstract void close(); // 关闭设备 }

定义鼠标类：

public class Mouse implements USB { @Override public void open() { System.out.println("接入鼠标成功"); } @Override public void close() { System.out.println("关闭鼠标成功"); } public void click() { System.out.println("鼠标点击"); } }

定义键盘类：

public class Keyboard implements USB{ @Override public void open() { System.out.println("接入键盘成功"); } @Override public void close() { System.out.println("关闭键盘"); } public void keyDown(){ System.out.println("键盘输入"); } }

定义电脑类：

public class Computer { public void powerOn(){ System.out.println("电脑开机"); } public void powerOff() { System.out.println("电脑关机"); } // 使用USE设备方法，使用接口作为方法的参数 public void useDevice(USB usb){ usb.open(); if (usb instanceof Mouse){ Mouse mouse = (Mouse) usb; mouse.click(); }else if(usb instanceof Keyboard){ Keyboard keyboard = (Keyboard) usb; keyboard.keyDown(); } usb.close(); } }

定义测试类：

public class DemoMain05 { public static void main(String[] args) { // 首先创建电脑对象 Computer computer = new Computer(); computer.powerOn(); // 准备一个鼠标，供电脑使用 // Mouse mouse = new Mouse(); 普通写法 // 首先进行向上转型 USB mouse = new Mouse(); // 多态写法 // 参数是USB类型，我正好传递进去的就是USB鼠标 computer.useDevice(mouse); // 创建一个USB键盘 Keyboard keyboard = new Keyboard(); // 没有使用多态写法 // 方法参数是USB类型，传递进去的是实现类对象 computer.useDevice(keyboard); // 正确写法！已发生了向上转型 // 使用子类对象，匿名对象，也可以 // computer.useDevice(new Keyboard()); // 也是正确写法 computer.powerOff(); System.out.println("====================="); }

3.4、打印结果：

Processed: 0.011, SQL: 9

我的 Java 入门进阶之路 （六）

文章目录

一、接口：

二、多态

三、 接口多态的综合案例：

我的 Java 入门进阶之路（六）

三、接口多态的综合案例：