面向对象接口多态

栏目: 后端 · 前端 · 发布时间: 5年前

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();
    }
}

以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网

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