内容简介:第3天 面向对象今日内容介绍 接口
第3天 面向对象
今日内容介绍
接口
多态
笔记本案例
今日学习目标
写出定义接口的格式
写出实现接口的格式
说出接口中成员的特点
接口和抽象类的区别
能够说出使用多态的前提条件
理解多态的向上转型
理解多态的向下转型
能够完成笔记本电脑案例(方法参数为接口)
第1章 接口
1.1 接口概念
类:具有相同属性和功能的事物集合
接口是功能的集合,同样可看做是一种数据类型,是比抽象类更为抽象的”类”。
接口只描述所应该具备的方法,并没有具体实现,具体的实现由接口的实现类(相当于接口的子类)来完成。这样将功能的定义与实现分离,优化了程序设计。
请记住:一切事物均有功能,即一切事物均有接口。
1.2 接口的定义
与定义类的class不同,接口定义时需要使用interface关键字。
定义接口所在的仍为.java文件,虽然声明时使用的为interface关键字的编译后仍然会产生.class文件。这点可以让我们将接口看做是一种只包含了功能声明的特殊类。
定义格式:
public interface 接口名 {
抽象方法1;
抽象方法2;
抽象方法3;
}
使用interface代替了原来的class,其他步骤与定义类相同:
接口中的方法均为公共访问的抽象方法
接口中无法定义普通的成员变量
1.3 类实现接口
类与接口的关系为实现关系,即类实现接口。实现的动作类似继承,只是关键字不同,实现使用implements。
其他类(实现类)实现接口后,就相当于声明:”我应该具备这个接口中的功能”。实现类仍然需要重写方法以实现具体的功能。
格式:
class 实现类 implements 接口 {
重写接口中所有方法
}
在类实现接口后,该类就会将接口中的抽象方法继承过来,此时该类需要重写该抽象方法,完成具体的逻辑。
接口中定义功能,当需要具有该功能时,可以让类实现该接口,只声明了应该具备该方法,是功能的声明。
在具体实现类中重写方法,实现功能,是方法的具体实现。
于是,通过以上两个动作将功能的声明与实现便分开了。(此时请重新思考:类是现实事物的描述,接口是功能的集合。)
1.4 接口中成员的特点
1、接口中可以定义成员变量,但是变量必须有固定的修饰符修饰,public static final 所以接口中的变量也称之为常量,其值不能改变。后面我们会讲解static与final关键字
2、接口中可以定义方法,方法也有固定的修饰符,public abstract
3、接口不可以创建对象。
4、实现类必须覆盖掉接口中所有的抽象方法后,实现类才可以实例化。否则实现类是一个抽象类。
interface Demo { ///定义一个名称为Demo的接口。 public static final int NUM = 3;// NUM的值不能改变 public abstract void show1(); public abstract void show2(); } //定义子类去覆盖接口中的方法。类与接口之间的关系是 实现。通过 关键字 implements class DemoImpl implements Demo { //子类实现Demo接口。 //重写接口中的方法。 public void show1(){} public void show2(){} }
1.5 接口特点
接口可以继承接口
如同类继承类后便拥有了父类的成员,可以使用父类的非私有成员。A接口继承B接口后,A接口便拥有了A、B两个接口中所有的抽象方法。
Java支持一个类同时实现多个接口,或一个接口同时继承多个接口。
类可以在继承一个类的同时,实现多个接口。
接口与父类的功能可以重复,均代表要具备某种功能,并不冲突。
1.6 接口和抽象类的区别 *
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;
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。
如下代码演示:
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() { } }
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;
都可以包含抽象方法,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,接口为继承体系外的扩展功能
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;
第2章 多态
2.1 多态概述
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。
2.2 多态代码体现
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。
具体格式如下:
父类引用指向子类对象就是多态的定义格式。同一个父类的方法会被不同的子类重写为各自的具体实现。在调用方法时,调用的为各个子类重写后的方法。
父类类型 变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();
此时,虽然该变量指向的是子类对象,但表现为一个父类的形态,可以调用一切父类的方法,子类特有的方法将不能调用。
2.3 多态调用注意事项
成员变量编译看父类中是否存在,不存在编译失败
成员变量运行父类中的变量
成员方法编译看父类中是否存在,不存在编译失败
成员方法运行子类重写的方法
2.4 多态的好处和弊端(猫狗的案例)**
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。
如:
在Boss类中,有叫员工去工作的方法,当该方法的参数定义为接口时,可以传入任意的子类对象。相比定义多个子类参数,定义多个方法,这样大大提高了代码复用性与扩展性。
class Boss{ public void goToWork(Empolyee e){ e.work(); } }
所以多态的存在意义(优点)为:
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。
多态的弊端: 不能调用子类的特有方法
2.5 向上向下类型转换
多态本身是子类类型向父类类型向上转型的过程。
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。
使用格式:
父类类型 变量名 = new 子类类型();
如:Animal p = new Cat();
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!
使用格式:
子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;
如:Cat c = (Cat) a; //变量p 实际上指向Cat对象
instanceof关键字
使用格式:
boolean b = 引用变量 instanceof 类;
if(a instanceof Dog){
Dog d = (Dog)a;
}
第3章 笔记本电脑案例
3.1 案例介绍
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
3.2 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。
3.3 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 {
publicvoid open() { System.out.println("鼠标开启"); } publicvoid close() { System.out.println("鼠标关闭"); }
}
键盘实现USB规则
class KeyBoard implements USB {
publicvoid open() { System.out.println("键盘开启"); } publicvoid close() { System.out.println("键盘关闭"); }
}
定义笔记本
class NoteBook { // 笔记本开启运行功能 publicvoid 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 publicvoid useUSB(USB usb) { // 判断是否有USB设备 if (usb != null) { usb.open(); usb.close(); } } publicvoid shutDown() { System.out.println("笔记本关闭"); } } publicclass Test { publicstaticvoid 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(); } }
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