Java基础系列（九）接口、多态

女爷i 2021-09-26 13:58 230阅读 0赞

### 接口、多态 ###

*  一、接口
 *   *  1.1、接口的概念
     *  1.2、接口的定义
     *  1.3、类实现接口
     *  1.4、接口中成员的特点
     *  1.5、接口的多实现
     *  1.6、继承类的同时实现接口
     *  1.7、接口的多继承
     *  1.8、接口的思想
     *  1.9、接口和抽象类的区别
 *  二、多态
 *   *  2.1、多态的概念
     *  2.2、多态的定义和使用格式
     *  2.3、多态中成员的特点
     *  2.4、instanceof 关键字
     *  2.5、多态转型

# 一、接口 #

## 1.1、接口的概念 ##

接口是功能的集合，同样可看做是一种数据类型。  
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。

## 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;
    }

注意：

1.  接口中的方法均为公共访问的抽象方法
2.  接口中无法定义普通的成员变量，**必须定义为常量**

public static final 数据类型 变量名 = 值；

## 1.3、类实现接口 ##

类与接口的关系为实现关系，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。  
格式如下：

class 类 implements 接口 { 
    	重写接口中方法
    }

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

## 1.4、接口中成员的特点 ##

1.  接口中可以定义变量，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。  
    **注意：**  
    **这三个修饰符，还可以选择性不写**
2.  接口中可以定义方法，方法也有固定的修饰符：`public abstract`。还可以选择性不写，但是写不写都有。
3.  接口不可以创建对象。
4.  子类必须覆盖掉接口中所有的抽象方法后，子类才可以实例化。否则子类是一个抽象类。

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、接口的多实现 ##

接口最重要的体现：解决多继承的弊端。将多继承这种机制在 `java` 中通过多实现完成了。

interface Fu1
    { 
    	void show1();
    }
    interface Fu2
    { 
    	void show2();
    }
    class Zi implements Fu1,Fu2  // 多实现。同时实现多个接口。
    { 
    	public void show1(){ }
    	public void show2(){ }
    }

*  怎么解决多继承的弊端呢？  
    弊端：多继承时，当多个父类中有相同功能时，子类调用会产生不确定性。
 *  为什么多实现能解决了呢？  
    因为接口中的功能都没有方法体，由子类来明确。通俗点也就是说必须得实现。

## 1.6、继承类的同时实现接口 ##

当一个类已经继承了一个父类，它又需要扩展额外的功能，这时接口就派上用场了。  
子类通过继承父类扩展功能，通过继承扩展的功能都是子类应该具备的基础功能。如果子类想要继续扩展其他类中的功能呢？这时通过实现接口来完成。

class Fu { 
    	public void show(){ }
    }
    interface Inter { 
    	pulbic abstract void show1();
    }
    class Zi extends Fu implements Inter { 
    	public void show1() { 
    	}
    }

接口的出现避免了单继承的局限性。父类中定义的事物的基本功能。接口中定义的事物的扩展功能。

## 1.7、接口的多继承 ##

多个接口之间可以使用 `extends` 进行继承

interface Fu1{ 
    	void show();
    }
    interface Fu2{ 
    	void show1();
    }
    interface Fu3{ 
    	void show2();
    }
    interface Zi extends Fu1,Fu2,Fu3{ 
    	void show3();
    }

## 1.8、接口的思想 ##

举例：我们都知道电脑上留有很多个插口，而这些插口可以插入相应的设备，这些设备为什么能插在上面呢？主要原因是这些设备在生产的时候符合了这个插口的使用规则，否则将无法插入接口中，更无法使用。发现这个插口的出现让我们使用更多的设备。

## 1.9、接口和抽象类的区别 ##

**相同点：**  
（1）都不能直接实例化对象  
（2）都包含抽象方法，其子类都必须覆写这些抽象方法  
**不同点：**  
（1）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;  
（2）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）  
（3）接口是这个事物中的额外内容,继承体系是一种 `like..a` 关系  
（4）抽象类是这个事物中应该具备的你内容, 继承体系是一种 `is..a` 关系

# 二、多态 #

## 2.1、多态的概念 ##

`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`。  
        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、多态的定义和使用格式 ##

（1）多态的定义格式：就是父类的引用变量指向子类对象

父类类型  变量名 = new 子类类型();
    变量名.方法名();

（2）普通类多态定义的格式

父类 变量名 = new 子类();
    如：	class Fu { }
    	class Zi extends Fu { }
    	//类的多态使用
    	Fu f = new Zi();

（3）抽象类多态定义的格式

抽象类 变量名 = new 抽象类子类();
    如：	abstract class Fu { 
             public abstract void method();
    	}
    	class Zi extends Fu { 
    		public void method(){ 
    		      System.out.println(“重写父类抽象方法”);
    	}
    }
    // 类的多态使用
    Fu fu= new Zi();

（4）接口多态定义的格式

接口 变量名 = new 接口实现类();
    如： interface Fu { 
    		public abstract void method();
    	}
    	class Zi implements Fu { 
    			public void method(){ 
    	        System.out.println(“重写接口抽象方法”);
    		}
    	}
    	//接口的多态使用
    	Fu fu = new Zi();

**注意事项：**  
同一个父类的方法会被不同的子类重写。在调用方法时，调用的为各个子类重写后的方法

Person p1 = new Student();
       Person p2 = new Teacher();
       p1.work(); // p1 会调用 Student 类中重写的 work 方法
       p2.work(); // p2 会调用 Teacher 类中重写的 work 方法

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

## 2.3、多态中成员的特点 ##

class Fu { 
    	int num = 4;
    }
    class Zi extends Fu { 
    	int num = 5;
    }
    class Demo { 
    	public static void main(String[] args) 	{ 
    		Fu f = new Zi();
    		System.out.println(f.num);  //4
    		Zi z = new Zi();
    		System.out.println(z.num);  //5
    	}
    }

1.  多态成员变量  
    当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：  
    **编译时期**：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。  
    **运行时期**：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。  
    简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。
2.  多态成员方法

class Fu { 
    	int num = 4;
    	void show()	{ 
    		System.out.println("Fu show num");
    	}
    }
    class Zi extends Fu { 
    	int num = 5;
    	void show()	{ 
    		System.out.println("Zi show num");
    	}
    }
    class Demo { 
    	public static void main(String[] args) 	{ 
    		Fu f = new Zi();
    		f.show();  //输出Zi show num
    	}
    }

多态成员方法  
**编译时期**：参考引用变量所属的类，如果父类中没有调用的方法，编译失败。  
**运行时期**：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。如果子类没有，则运行父类方法。  
简而言之：编译看左边，运行看右边。

## 2.4、instanceof 关键字 ##

我们可以通过 `instanceof` 关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类，学生的对象也属于人类。  
使用格式：

boolean  b  = 对象  instanceof  数据类型;

例子：

Person p1 = new Student(); // 前提条件，学生类已经继承了人类
    boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true
    boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag结果为false

## 2.5、多态转型 ##

（1）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。

父类类型  变量名 = new 子类类型();
    如：Person p = new Student();

（2）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！**

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;
    如:Student stu = (Student) p;  // 变量 p 实际上指向 Student 对象

**总结下封装、继承、多态的作用：**  
封装：把对象的属性与方法的实现细节隐藏，仅对外提供一些公共的访问方式  
继承：子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。  
多态：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。

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[70]: /images/20210923/b7be8f6d59584b809d67ac4a386f1c09.png