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：

1. 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
2. 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。）
3. 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。

1. 接口的默认方法，可以通过接口实现类对象，直接调用。
2. 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：

1. 接口当中的常量，可以省略public static final，注意：不写也照样是这样。
2. 接口当中的常量，必须进行赋值；不能不赋值。
3. 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

1. 类与类之间是单继承的。直接父类只有一个。
2. 类与接口之间是多实现的。一个类可以实现多个接口。
3. 接口与接口之间是多继承的。

注意事项：

1. 多个父接口当中的抽象方法如果重复，没关系。
2. 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：

1. 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。
2. 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();
    }
}