java语言基础（八）_接口_多态
接口
1. 接口定义的基本格式
接口就是多个类的公共规范，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。
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
2. 接口的抽象方法定义
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);
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。（今天刚学，所以不推荐。）
- 方法的三要素，可以随意定义。
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();
}
3. 接口的抽象方法使用
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：
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。
示例：
1. 接口
public interface MyInterfaceAbstract {
// 这是一个抽象方法
public abstract void methodAbs1();
}
2. 实现类
public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract {
@Override
public void methodAbs1() {
System.out.println("这是第一个方法！");
}
}
3. 使用
public class Demo01Interface {
public static void main(String[] args) {
// 1）错误写法！不能直接new接口对象使用。
// MyInterfaceAbstract inter = new MyInterfaceAbstract();
// 2）创建实现类的对象使用
MyInterfaceAbstractImpl impl = new MyInterfaceAbstractImpl();
impl.methodAbs1();
}
}
4. 接口的默认方法定义
从Java 8开始，接口里允许定义默认方法。带上方法体
格式：
public default 返回值类型 方法名称(参数列表) {
方法体
}
为什么使用默认方法？
接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题。
5. 接口的默认方法使用
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");
}
}
注：该方法在MyInterfaceDefaultA与MyInterfaceDefaultB中是否实现，均不会报错。
- 接口的默认方法，可以通过接口实现类对象，直接调用。
- 接口的默认方法，也可以被接口实现类进行覆盖重写。
6. 接口的静态方法定义
从Java 8开始，接口当中允许定义静态方法。带上方法体
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。
7. 接口的静态方法使用
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);
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。只能通过接口名直接调用
1) 定义
public interface MyInterfaceStatic {
public static void methodStatic() {
System.out.println("这是接口的静态方法！");
}
}
2）实现类，没有抽象函数，所以类体为空
public class MyInterfaceStaticImpl implements MyInterfaceStatic {
}
3）调用
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();
}
}
8. 接口的私有方法定义
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) { //没有其他修饰符
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 //static
格式：
private static 返回值类型 方法名称(参数列表) {
方法体
}
接口私有方法是为了解决：两个默认方法之间重复代码的问题，将重复代码抽取为一个共有方法，但是这个共有方法不应该让实现类使用，应该是私有化的。
9. 接口的私有方法使用
普通私有方法
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() { //普通私有方法 只有关键字private
System.out.println("AAA");
System.out.println("BBB");
System.out.println("CCC");
}
}
静态私有方法
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() { //静态私有方法，关键字private static
System.out.println("AAA");
System.out.println("BBB");
System.out.println("CCC");
}
}
10. 接口的常量定义和使用
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】。
格式：
public static final 数据类型 常量名称 = 数据值;
备注：一旦使用final关键字进行修饰，说明不可改变。。
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;
}
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); //直接使用接口名访问
}
}
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）
11. 接口内容小结
在Java 9+版本中，接口的内容可以有：
1. 成员变量其实是常量，格式：
[public] [static] [final] 数据类型 常量名称 = 数据值;
注意：
常量必须进行赋值，而且一旦赋值不能改变。
常量名称完全大写，用下划线进行分隔。
2. 接口中最重要的就是抽象方法，格式：
[public] [abstract] 返回值类型 方法名称(参数列表);
注意：实现类必须覆盖重写接口所有的抽象方法，除非实现类是抽象类。
3. 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 }
注意：默认方法也可以被覆盖重写
4. 从Java 8开始，接口里允许定义静态方法，格式：
[public] static 返回值类型 方法名称(参数列表) { 方法体 }
注意：应该通过接口名称进行调用，不能通过实现类对象调用接口静态方法
5. 从Java 9开始，接口里允许定义私有很乏，格式：
普通私有方法：private 返回值类型 方法名称(参数列表) { 方法体 }
静态私有方法：private static 返回值类型 方法名称(参数列表) { 方法体 }
注意：private的方法只有接口自己才能调用，不能被实现类或别人使用。
12. 继承父类并实现多个接口
使用接口的时候，需要注意：
1）. 接口是没有静态代码块或者构造方法的。
public interface MyInterfaceA {
// 错误写法！接口不能有静态代码块
// static {
//
// }
// 错误写法！接口不能有构造方法
// public MyInterfaceA() {
//
// }
}
2）. 一个类的直接父类是唯一的，但是一个类可以同时实现多个接口。
格式：
public class MyInterfaceImpl implements MyInterfaceA, MyInterfaceB {
// 覆盖重写所有抽象方法
}
示例：
public interface MyInterfaceA {
public abstract void methodA();
}
public interface MyInterfaceB {
public abstract void methodB();
}
public class MyInterfaceImpl 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");
}
}
3）. 如果实现类所实现的多个接口当中，存在重复的抽象方法，那么只需要覆盖重写一次即可。
public interface MyInterfaceA {
public abstract void methodA();
public abstract void methodAbs(); //与MyInterfaceB有相同方法
}
public interface MyInterfaceB {
public abstract void methodB();
public abstract void methodAbs(); //与MyInterfaceA有相同方法
}
public class MyInterfaceImpl 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() { //只需要覆盖重写一次即可
System.out.println("覆盖重写了AB接口都有的抽象方法");
}
}
4）. 如果实现类没有覆盖重写所有接口当中的所有抽象方法，那么实现类就必须是一个抽象类。
//由于没有实现methodB方法，因此必须设置为抽象类
public abstract class MyInterfaceAbstract implements MyInterfaceA, MyInterfaceB { //抽象类，关键字abstract
@Override
public void methodA() {
}
@Override
public void methodAbs() {
}
}
5）. 如果实现类锁实现的多个接口当中，存在重复的默认方法，那么实现类一定要对冲突的默认方法进行覆盖重写。非冲突的默认方法可以不用重写。
1)
public interface MyInterfaceA {
public abstract void methodA();
public abstract void methodAbs();
public default void methodDefault() { //与MyInterfaceB有相同的默认方法
System.out.println("默认方法AAA");
}
}
2)
public interface MyInterfaceB {
public abstract void methodB();
public abstract void methodAbs();
public default void methodDefault() { //与MyInterfaceA有相同的默认方法
System.out.println("默认方法BBB");
}
}
3）
public class MyInterfaceImpl 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");
}
@Override
public void methodDefault() {
System.out.println("对多个接口当中冲突的默认方法进行了覆盖重写");
}
}
6）. 一个类如果直接父类当中的方法，和接口当中的默认方法产生了冲突，优先用父类当中的方法。
1）父类、基类
public class Fu {
public void method() {
System.out.println("父类方法");
}
}
2）接口
public interface MyInterface {
public default void method() {
System.out.println("接口的默认方法");
}
}
3）子类
public class Zi extends Fu implements MyInterface {
}
4）调用
public class Demo01Interface {
public static void main(String[] args) {
Zi zi = new Zi();
zi.method(); //输出的是：父类方法！
}
}
13. 接口之间的多继承
- 类与类之间是单继承的。直接父类只有一个。
- 类与接口之间是多实现的。一个类可以实现多个接口。
- 接口与接口之间是多继承的。
注意事项：
- 多个父接口当中的抽象方法如果重复，没关系。
- 多个父接口当中的默认方法如果重复，那么子接口必须进行默认方法的覆盖重写，【而且带着default关键字】。
1）
public interface MyInterfaceA {
public abstract void methodA();
public abstract void methodCommon();
public default void methodDefault() {
System.out.println("AAA");
}
}
2）
public interface MyInterfaceB {
public abstract void methodB();
public abstract void methodCommon();
public default void methodDefault() {
System.out.println("BBB");
}
}
3）public interface MyInterface extends MyInterfaceA, MyInterfaceB {
public abstract void method();
@Override
public default void methodDefault() { //必须要重写该默认方法，且关键字default不可以省略！
}
}
/*
这个子接口当中有几个方法？答：5个。
methodA 来源于接口A
methodB 来源于接口B
methodCommon 同时来源于接口A和B
method 来源于我自己
默认方法 methodDefault
*/
4）实现
public class MyInterfaceImpl implements MyInterface {
@Override
public void method() {
}
@Override
public void methodA() {
}
@Override
public void methodB() {
}
@Override
public void methodCommon() {
}
}
多态
1. 多态的概述
2. 多态的格式与使用
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。
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();
1）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");
}
}
2）子类
public class Zi extends Fu {
@Override
public void method() {
System.out.println("子类方法");
}
}
3）使用
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(); //输出：子类方法
obj.methodFu(); //输出：父类特有方法
}
}
3. 多态中成员变量的使用特点
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。
注意：成员变量是不能进行覆盖重写的！
1）父类
public class Fu /*extends Object*/ {
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");
}
}
2）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");
}
}
3）使用
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！
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();
}
}
4. 多态中成员方法的使用特点
在多态的代码当中，成员方法的访问规则是：看new的是谁，就优先用谁，没有则向上找。
口诀：编译看左边，运行看右边。
//父子类实现代码，看上述多态成员变量的代码
public class Demo02MultiMethod {
public static void main(String[] args) {
Fu obj = new Zi(); // 多态
obj.method(); // 父子都有，优先用子
obj.methodFu(); // 子类没有，父类有，向上找到父类
// 编译看左边，左边是Fu，Fu当中没有methodZi方法，所以编译报错 !!!!!
// obj.methodZi(); // 错误写法！
}
}
对比一下：
成员变量：编译看左边，运行还看左边。
成员方法：编译看左边，运行看右边。
5. 使用多态的好处
6. 对象的向上/向下转型
示意图
- 对象的向上转型
其实就是多态写法，父类名称 对象名 = new 子类名称();。向上转型一定是安全的！
1）抽象类
public abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
2）子类
public class Cat extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("猫吃鱼");
}
}
3）向上转型示例
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(); // 本来创建的时候是一只猫
animal.eat(); // 猫吃鱼
}
}
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。
1）子类添加自己独有的方法catchMouse
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");
}
}
2）用父类对象调用会出错
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(); // 本来创建的时候是一只猫
animal.eat(); // 猫吃鱼
// animal.catchMouse(); // 错误写法！！！
}
}
解决方案：用对象的向下转型【还原】
- 对象的向下转型
将父类对象【还原】成本来的子类对象
接上述代码....
// 向下转型，进行“还原”动作
Cat cat = (Cat) animal;
cat.catchMouse(); // 猫抓老鼠
注意：
向下转型时，必须保证本来是【猫🐱】，才能向下转型还原为【猫🐱】！
如果本来不是【猫🐱】，向下转型为【猫🐱】，会报错！ 【ClassCaseException】
该错误写法，【编译不会】报错，但是【运行】会出现异常：【java.lang.ClassCastException，类转换异常】
7. 用instanceof关键字进行类型判断
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
返回值：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。
1）新增Dog类
public class Dog extends Animal {
@Override
public void eat() {
System.out.println("狗吃SHIT");
}
public void watchHouse() {
System.out.println("狗看家");
}
}
2）使用示例
public class Demo02Instanceof {
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Dog(); // 本来是一只狗
animal.eat(); // 狗吃SHIT
giveMeAPet(new Dog());
}
public static void giveMeAPet(Animal animal) {
// 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();
}
}
}
8. 笔记本USB接口案例分析与实现
案例：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
分析：
1）USB
public interface USB {
public abstract void open(); // 打开设备
public abstract void close(); // 关闭设备
}
2）鼠标
// 鼠标就是一个USB设备
public class Mouse implements USB {
@Override
public void open() {
System.out.println("打开鼠标");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("关闭鼠标");
}
public void click() {
System.out.println("鼠标点击");
}
}
3）键盘
// 键盘就是一个USB设备
public class Keyboard implements USB {
@Override
public void open() {
System.out.println("打开键盘");
}
@Override
public void close() {
System.out.println("关闭键盘");
}
public void type() {
System.out.println("键盘输入");
}
}
4）电脑
public class Computer {
public void powerOn() {
System.out.println("笔记本电脑开机");
}
public void powerOff() {
System.out.println("笔记本电脑关机");
}
// 使用USB设备的方法，使用接口作为方法的参数
public void useDevice(USB usb) {
usb.open(); // 打开设备
if (usb instanceof Mouse) { // 一定要先判断
Mouse mouse = (Mouse) usb; // 向下转型
mouse.click();
} else if (usb instanceof Keyboard) { // 先判断
Keyboard keyboard = (Keyboard) usb; // 向下转型
keyboard.type();
}
usb.close(); // 关闭设备
}
}
5）使用示例
public class DemoMain {
public static void main(String[] args) {
// 首先创建一个笔记本电脑
Computer computer = new Computer();
computer.powerOn();
// 准备一个鼠标，供电脑使用
// Mouse mouse = new Mouse();
// 首先进行向上转型
USB usbMouse = 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(usbMouse);
// 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！也发生了向上转型
// 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();
}
}
