day02 面向对象【接口,多态】 今日内容
教学目标
第一章 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(JDK 7及以前),默认方法和静态方法(JDK 8)。
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。
public class 类名.java–>.class
public interface 接口名.java–>.class
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。
1.2 定义格式 1 2 3 4 5 public interface 接口名称 { }
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:
1 2 3 public interface InterFaceName { public abstract void method () ; }
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 public interface InterFaceName { public default void method () { } public static void method2 () { } }
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。
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:
1 2 3 4 class 类名 implements 接口名 { }
抽象方法的使用 必须全部实现,代码如下:
定义接口:
1 2 3 4 5 public interface LiveAble { public abstract void eat () ; public abstract void sleep () ; }
定义实现类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 public class Animal implements LiveAble { @Override public void eat () { System.out.println("吃东西" ); } @Override public void sleep () { System.out.println("晚上睡" ); } }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 public class InterfaceDemo { public static void main (String[] args) { Animal a = new Animal(); a.eat(); a.sleep(); } } 输出结果: 吃东西 晚上睡
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。
继承默认方法,代码如下:
定义接口:
1 2 3 4 5 public interface LiveAble { public default void fly () { System.out.println("天上飞" ); } }
定义实现类:
1 2 3 public class Animal implements LiveAble { }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public class InterfaceDemo { public static void main (String[] args) { Animal a = new Animal(); a.fly(); } } 输出结果: 天上飞
重写默认方法,代码如下:
定义接口:
1 2 3 4 5 public interface LiveAble { public default void fly () { System.out.println("天上飞" ); } }
定义实现类:
1 2 3 4 5 6 public class Animal implements LiveAble { @Override public void fly () { System.out.println("自由自在的飞" ); } }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public class InterfaceDemo { public static void main (String[] args) { Animal a = new Animal(); a.fly(); } } 输出结果: 自由自在的飞
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:
1 2 3 4 5 public interface LiveAble { public static void run () { System.out.println("跑起来~~~" ); } }
定义实现类:
1 2 3 public class Animal implements LiveAble { }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 public class InterfaceDemo { public static void main (String[] args) { LiveAble.run(); } } 输出结果: 跑起来~~~
成员变量的使用 接口中,无法定义成员变量,但是可以定义常量,其值不可以改变,默认使用public static final修饰。
定义接口:
1 2 3 4 5 public interface LiveAble { int NUM0 ; int NUM1 =10 ; public static final int NUM2= 100 ; }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 public class InterfaceDemo { public static void main (String[] args) { System.out.println(Live.NUM1); System.out.println(Live.NUM2); } } 输出结果:10 100
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:
1 2 3 4 class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... { }
[ ]: 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:
定义多个接口:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 interface A { public abstract void showA () ; public abstract void show () ; }interface B { public abstract void showB () ; public abstract void show () ; }
定义实现类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 public class C implements A ,B { @Override public void showA () { System.out.println("showA" ); } @Override public void showB () { System.out.println("showB" ); } @Override public void show () { System.out.println("show" ); } }
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 interface A { public default void methodA () {} public default void method () {} }interface B { public default void methodB () {} public default void method () {} }
定义实现类:
1 2 3 4 5 6 public class C implements A ,B { @Override public void method () { System.out.println("method" ); } }
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。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 public interface MyInterface { public static void inter () { system.out.println("接口静态方法" ); } }public class Test { public static void main (String[] args) { MyInterface.inter(); } }
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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 interface A { public default void method () { System.out.println("AAAAAAAAAAAAAAAAAAA" ); } }interface B { public default void method () { System.out.println("BBBBBBBBBBBBBBBBBBB" ); } }
定义子接口:
1 2 3 4 5 6 interface D extends A ,B { @Override public default void method () { System.out.println("DDDDDDDDDDDDDD" ); } }
1.6 抽象类和接口的区别 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;
2、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。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 interface 缉毒 { public abstract void 缉毒(); }abstract class 犬科 {public abstract void 吃饭();public abstract void 吼叫(); }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() { } }
3、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)
抽象类为继承体系中的共性内容,接口为继承体系中的扩展功能
成员区别
抽象类
变量,常量;有构造方法;有抽象方法,也有非抽象方法
接口
关系区别
设计理念区别
第二章 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
前提条件【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 多态体现的格式:
1 2 父类类型 变量名 = new 子类对象; 变量名.方法名();
父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。
代码如下:
1 2 Fu f = new Zi(); f.method();
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。
代码如下:
定义父类:
1 2 3 public abstract class Animal { public abstract void eat () ; }
定义子类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 class Cat extends Animal { public void eat () { System.out.println("吃鱼" ); } } class Dog extends Animal { public void eat () { System.out.println("吃骨头" ); } }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 public class Test { public static void main (String[] args) { Animal a1 = new Cat(); a1.eat(); Animal a2 = new Dog(); a2.eat(); } }
2.3 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:
1 2 3 public abstract class Animal { public abstract void eat () ; }
定义子类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 class Cat extends Animal { public void eat () { System.out.println("吃鱼" ); } } class Dog extends Animal { public void eat () { System.out.println("吃骨头" ); } }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 public class Test { public static void main (String[] args) { Cat c = new Cat(); Dog d = new Dog(); showCatEat(c); showDogEat(d); showAnimalEat(c); showAnimalEat(d); } public static void showCatEat (Cat c) { c.eat(); } public static void showDogEat (Dog d) { d.eat(); } public static void showAnimalEat (Animal a) { a.eat(); } }
由于多态特性的支持,showAnimalEat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showCatEat、showDogEat方法一致,所以showAnimalEat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showXxxEat方法了,直接使用showAnimalEat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。
2.4 引用类型转换 多态的转型分为向上转型与向下转型两种:
向上转型
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。
当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。
使用格式:
1 2 父类类型 变量名 = new 子类类型(); 如:Animal a = new Cat();
向下转型
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。
使用格式:
1 2 子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名; 如:Cat c =(Cat) a;
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”。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。
转型演示,代码如下:
定义类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 abstract class Animal { abstract void eat () ; } class Cat extends Animal { public void eat () { System.out.println("吃鱼" ); } public void catchMouse () { System.out.println("抓老鼠" ); } } class Dog extends Animal { public void eat () { System.out.println("吃骨头" ); } public void watchHouse () { System.out.println("看家" ); } }
定义测试类:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 public class Test { public static void main (String[] args) { Animal a = new Cat(); a.eat(); Cat c = (Cat)a; c.catchMouse(); } }
转型的异常 转型的过程中,一不小心就会遇到这样的问题,请看如下代码:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 public class Test { public static void main (String[] args) { Animal a = new Cat(); a.eat(); Dog d = (Dog)a; d.watchHouse(); } }
这段代码可以通过编译,但是运行时,却报出了 ClassCastException ,类型转换异常!这是因为,明明创建了Cat类型对象,运行时,当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系,不符合类型转换的定义。
为了避免ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof 关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:
1 2 3 变量名 instanceof 数据类型 如果变量属于该数据类型,返回true 。 如果变量不属于该数据类型,返回false 。
所以,转换前,我们最好先做一个判断,代码如下:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 public class Test { public static void main (String[] args) { Animal a = new Cat(); a.eat(); if (a instanceof Cat){ Cat c = (Cat)a; c.catchMouse(); } else if (a instanceof Dog){ Dog d = (Dog)a; d.watchHouse(); } } }
第三章 综合案例1 3.1 案例需求 定义笔记本类,具备开机,关机和使用USB设备的功能。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
3.2 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。
3.3 代码实现 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 public interface USB { void open () ; void close () ; }public class Mouse implements USB { public void open () { System.out.println("鼠标开启" ); } public void close () { System.out.println("鼠标关闭" ); } }public class KeyBoard implements USB { public void open () { System.out.println("键盘开启" ); } public void close () { System.out.println("键盘关闭" ); } }public class NoteBook { public void run () { System.out.println("笔记本运行" ); } public void useUSB (USB usb) { 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) { NoteBook nb = new NoteBook(); nb.run(); Mouse m = new Mouse(); nb.useUSB(m); KeyBoard kb = new KeyBoard(); nb.useUSB(kb); nb.shutDown(); } }
第四章 综合案例2 4.1 案例需求 我们现在有乒乓球运动员和篮球运动员,乒乓球教练和篮球教练。
为了出国交流,跟乒乓球相关的人员都需要学习英语。
4.2 需求分析 请用所学知识分析,这个案例中有哪些具体类,哪些抽象类,哪些接口,并用代码实现。
4.3 代码实现
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 public abstract class Person { private String name; private int age; public Person () { } public Person (String name, int age) { this .name = name; this .age = age; } public String getName () { return name; } public void setName (String name) { this .name = name; } public int getAge () { return age; } public void setAge (int age) { this .age = age; } public abstract void eat () ; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public abstract class Player extends Person { public Player () { } public Player (String name, int age) { super (name, age); } public abstract void study () ; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public abstract class Coach extends Person { public Coach () { } public Coach (String name, int age) { super (name, age); } public abstract void teach () ; }
1 2 3 public interface SpeakEnglish { public abstract void speak () ; }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 public class BasketballCoach extends Coach { public BasketballCoach () { } public BasketballCoach (String name, int age) { super (name, age); } @Override public void teach () { System.out.println("篮球教练教如何运球和投篮" ); } @Override public void eat () { System.out.println("篮球教练吃羊肉,喝羊奶" ); } }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 public class PingPangCoach extends Coach implements SpeakEnglish { public PingPangCoach () { } public PingPangCoach (String name, int age) { super (name, age); } @Override public void teach () { System.out.println("乒乓球教练教如何发球和接球" ); } @Override public void eat () { System.out.println("乒乓球教练吃小白菜,喝大米粥" ); } @Override public void speak () { System.out.println("乒乓球教练说英语" ); } }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 public class PingPangPlayer extends Player implements SpeakEnglish { public PingPangPlayer () { } public PingPangPlayer (String name, int age) { super (name, age); } @Override public void study () { System.out.println("乒乓球运动员学习如何发球和接球" ); } @Override public void eat () { System.out.println("乒乓球运动员吃大白菜,喝小米粥" ); } @Override public void speak () { System.out.println("乒乓球运动员说英语" ); } }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 public class BasketballPlayer extends Player { public BasketballPlayer () { } public BasketballPlayer (String name, int age) { super (name, age); } @Override public void study () { System.out.println("篮球运动员学习如何运球和投篮" ); } @Override public void eat () { System.out.println("篮球运动员吃牛肉,喝牛奶" ); } }