day09(多态&抽象类&接口)

1. 多态

1.1 多态概述

同一个对象，在不同时刻表现出来的不同形态

 

• 多态的前提

  • 要有继承或实现关系

  • 要有方法的重写

  • 要有父类引用指向子类对象

 

public class Animal {
​
    public void eat() {
        System.out.println("动物吃东西");
    }
​
}
​
public class Cat extends Animal {
//有继承/实现关系
        //有方法重写
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
​
}
​
public static void main(String[] args) {
        //有父类引用指向子类对象
        Animal a = new Cat();
    }
}

 

1.2多态中的成员访问特点

• 成员访问特点

  • 成员变量

    编译看父类，运行看父类

  • 成员方法

    编译看父类，运行看子类

• 代码演示

  • 动物类

public class Animal {
​
    public int age = 40;
​
    public void eat() {
        System.out.println("动物吃东西");
    }
​
}

• • 猫类

public class Cat extends Animal {
​
    public int age = 20;
    public int weight = 10;
​
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
​
    public void playGame() {
        System.out.println("猫捉迷藏");
    }
​
}

• • 测试类

public static void main(String[] args) {
        //有父类引用指向子类对象
        Animal a = new Cat();
​
        System.out.println(a.age);
//        System.out.println(a.weight);
​
        a.eat();
//        a.playGame();
​
    }

 

1.3 多态的好处和弊端

• 好处

• 提高程序的扩展性。定义方法时候，使用父类型作为参数，在使用的时候，使用具体的子类型参与操作

 

• 弊端

• 不能使用子类的特有成员

 

 

public class Animal {
​
    public void eat() {
        System.out.println("动物吃东西");
    }
​
}
​
/*
    动物操作类
 */
public class AnimalOperator {
​
    /*
    public void useAnimal(Cat c) { //Cat c = new Cat();
        c.eat();
    }
​
    public void useAnimal(Dog d) { //Dog d = new Dog();
        d.eat();
    }
    */
​
    public void useAnimal(Animal a) {
        //Animal a = new Cat();
        //Animal a = new Dog();
​
        a.eat();
//        a.lookDoor();
    }
    
    /*
    测试类
 */
public class AnimalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建动物操作类的对象，调用方法
        AnimalOperator ao = new AnimalOperator();
        Cat c = new Cat();
        ao.useAnimal(c);
​
​
        Dog d = new Dog();
        ao.useAnimal(d);
​
​
        Pig p = new Pig();
        ao.useAnimal(p);
​
    }
    
    public class Cat extends Animal {
​
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
​
}
​
​
public class Dog extends Animal {
​
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗吃骨头");
    }
​
    public void lookDoor() {
        System.out.println("狗看门");
    }
​
}
​
​
public class Pig extends Animal {
​
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猪吃白菜");
    }
}
​

 

 

1.4 多态中的转型

• 向上转型

  父类引用指向子类对象就是向上转型

• 向下转型

  格式：子类型 对象名 = (子类型)父类引用;

 

• 代码演示

  • 动物类

    public class Animal {
    ​
        public void eat() {
            System.out.println("动物吃东西");
        }

  • 猫类

    public class Cat extends Animal {
    ​
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("猫吃鱼");
        }
    ​
        public void playGame() {
            System.out.println("猫捉迷藏");
        }
    ​
    }

  • 测试类

    /*
        向上转型
            从子到父
            父类引用指向子类对象
    ​
        向下转型
            从父到子
            父类引用转为子类对象
     */
    public class AnimalDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //多态
            Animal a = new Cat(); //向上转型
            a.eat();
    //        a.playGame();
    ​
            /*
            //创建Cat类的对象
            Cat c = new Cat();
            c.eat();
            c.playGame();
            */
    ​
            //向下转型
            Cat c = (Cat) a;
            c.eat();
            c.playGame();
        }
    }

 

1.5 多态转型内存图解

1.6 多态的案例

• 案例需求

  请采用多态的思想实现猫和狗的案例，并在测试类中进行测试

• 思路:

  1. 定义动物类(Animal)

     成员变量:姓名，年龄构造方法:无参，带参

     成员方法: get/set方法，吃饭()

  2. 定义猫类(Cat)，继承动物类

     构造方法:无参，带参成员方法:重写吃饭()

  3. 定义狗类(Dog)，继承动物类

     构造方法:无参，带参

     成员方法:重写吃饭)

  4. 定义测试类(AnimalDemo)，写代码测试

• 代码实现

  • 动物类

    public class Animal {
        private String name;
        private int age;
    
        public Animal() {
        }
    
        public Animal(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 void eat() {
            System.out.println("动物吃东西");
        }
    }

  • 猫

    public class Cat extends Animal {
    
        public Cat() {
        }
    
        public Cat(String name, int age) {
            super(name, age);
        }
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("猫吃鱼");
        }
    }

  • 狗

    public class Dog extends Animal {
    
        public Dog() {
        }
    
        public Dog(String name, int age) {
            super(name, age);
        }
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("狗吃骨头");
        }
    }

  • 动物测试类

  /*
      测试类
   */
  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建猫类对象进行测试
          Animal a = new Cat();
          a.setName("加菲");
          a.setAge(5);
          System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge());
          a.eat();
  
          a = new Cat("加菲", 5);
          System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge());
          a.eat();
  
          //创建狗类对象进行测试
          Animal d = new Dog();
          d.setName("旺财");
          d.setAge(3);
          System.out.println(d.getName() + ", " + d.getAge());
          d.eat();
  
          d = new Dog("旺财",4);
          System.out.println(d.getName() + ", " + d.getAge());
          d.eat();
      }
  }

 

2. 抽象类

2.1 抽象类的概述

• 在Java中，一个没有方法体的方法应该定义为抽象方法，而类中如果有抽象方法，该类必须定义为抽象类！

  • 抽象类不能直接实例化

• 当我们在做子类共性功能抽取时，有些方法在父类中并没有具体的体现，这个时候就需要抽象类了！

 

2.2抽象类的特点

• 抽象类和抽象方法必须使用 abstract 关键字修饰

//抽象类的定义
public abstract class 类名 {}
//抽象方法的定义
public abstract void eat();

• 抽象类中不一定有抽象方法，有抽象方法的类一定是抽象类

• 抽象类不能实例化

  抽象类如何实例化呢？参照多态的方式，通过子类对象实例化，这叫抽象类多态

  public static void main(String[] args) {
  //        Animal a = new Animal();
          Animal a = new Cat();
          a.eat();
          a.sleep();
      }

• 抽象类的子类

  要么重写抽象类中的所有抽象方法

  要么是抽象类

2.3 抽象类的成员特点

• 成员的特点

  • 成员变量

    • 既可以是变量

    • 也可以是常量

  • 构造方法

    • 空参构造

    • 有参构造

    • 有构造方法，但是不能实例化

    • 那么，构造方法的作用是什么呢?用于子类访问父类数据的初始化

  • 成员方法

    • 抽象方

    • 普通方法

    • 可以有抽象方法: 限定子类必须完成某些动作

    • 也可以有非抽象方法: 提高代码复用性

 

/*
    抽象类
 */
public abstract class Animal {

    private int age = 20;
    private final String city = "北京";

    public Animal() {}

    public Animal(int age) {
        this.age = age;
    }


    public void show() {
        age = 40;
        System.out.println(age);
//        city = "上海";
        System.out.println(city);
    }

    public abstract void eat();

}

 

 

public class Cat extends Animal {

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

 

 

/*
    测试类
 */
public class AnimalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Cat();
        a.eat();
        a.show();
    }
}

 

2.4抽象类的案例(猫和狗)

• 案例需求

  请采用抽象类的思想实现猫和狗的案例，并在测试类中进行测试

• 代码实现

public abstract class Animal {
    private String name;
    private int age;

    public Animal() {
    }

    public Animal(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();
}

 

public class Cat extends Animal {

    public Cat() {
    }

    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

 

public class Dog extends Animal {

    public Dog() {
    }

    public Dog(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗吃骨头");
    }
}

 

/*
    测试类
 */
public class AnimalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象，按照多态的方式
        Animal a = new Cat();
        a.setName("加菲");
        a.setAge(5);
        System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
        a.eat();
        System.out.println("--------");

        a = new Cat("加菲",5);
        System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
        a.eat();

        //创建狗类对象进行测试
        Animal d = new Dog();
        d.setName("旺财");
        d.setAge(3);
        System.out.println(d.getName() + ", " + d.getAge());
        d.eat();

        d = new Dog("旺财",4);
        System.out.println(d.getName() + ", " + d.getAge());
        d.eat();
    }
}

 

 

3. 接口

3.1 接口的概述

接口就是一种公共的规范标准，只要符合规范标准，大家都可以通用。 Java中的接口更多的体现在对行为的抽象！

 

3.2 接口的特点

• 接口用关键字interface修饰

  public interface 接口名 {}

   

• 类实现接口用implements表示

  public class 类名 implements 接口名 {}

   

• 接口不能实例化

  接口如何实例化呢？参照多态的方式，通过实现类对象实例化，这叫接口多态。

  多态的形式：具体类多态，抽象类多态，接口多态。

  多态的前提:有继承或者实现关系;有方法重写;有父(类/接口)引用指向(子/实现)类对象

• 接口的子类

  要么重写接口中的所有抽象方法

  要么子类也是抽象类

 

3.3 接口的成员特点

• 成员特点

  • 成员变量

  • 只能是常量 默认修饰符：public static final

  • 构造方法

    没有，因为接口主要是扩展功能的，而没有具体存在

  • 成员方法 只能是抽象方法

  • 默认修饰符：public abstract

  • 关于接口中的方法，JDK8和JDK9中有一些新特性，后面再讲解

• 代码演示

  • 接口

    public interface Inter {
        public int num = 10;
        public final int num2 = 20;
    //    public static final int num3 = 30;
        int num3 = 30;
    
    //    public Inter() {}
    
    //    public void show() {}
    
        public abstract void method();
        void show();
    
    }

  • 实现类

    //public class InterImpl implements Inter {
    
    public class InterImpl extends Object implements Inter {
        public InterImpl() {
            super();
        }
    
        @Override
        public void method() {
            System.out.println("method");
        }
    
        @Override
        public void show() {
            System.out.println("show");
        }
    }

  • 测试类

    /*
        测试类
     */
    public class InterfaceDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Inter i = new InterImpl();
    //        i.num = 20;
            System.out.println(i.num);
    //        i.num2 = 40;
            System.out.println(i.num2);
            System.out.println(Inter.num);
        }
    }

3.4 接口的案例

• 案例需求

  对猫和狗进行训练，他们就可以跳高了，这里加入跳高功能。

  请采用抽象类和接口来实现猫狗案例，并在测试类中进行测试。

• 代码实现

  • 动物类

    public abstract class Animal {
        private String name;
        private int age;
    
        public Animal() {
        }
    
        public Animal(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();
    }

  • 跳高接口

    public interface Jumpping {
        public abstract void jump();
    }

  • 猫类

    public class Cat extends Animal implements Jumpping {
    
        public Cat() {
        }
    
        public Cat(String name, int age) {
            super(name, age);
        }
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("猫吃鱼");
        }
    
        @Override
        public void jump() {
            System.out.println("猫可以跳高了");
        }
    }

  • 狗类

    public class Dog extends Animal implements Jumpping {
        public Dog() {
        }
    
        public Dog(String name, int age) {
            super(name, age);
        }
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("狗吃屎");
        }
    
        @Override
        public void jump() {
            System.out.println("狗跳高");
        }
    }

  • 测试类

  /*
      测试类
   */
  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建对象，调用方法
          Jumpping j = new Cat();
          j.jump();
          System.out.println("--------");
  
          Animal a = new Cat();
          a.setName("加菲");
          a.setAge(5);
          System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge());
          a.eat();
  //        a.jump();
  
          a = new Cat("加菲", 5);
          System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge());
          a.eat();
          System.out.println("--------");
  
          Cat c = new Cat();
          c.setName("加菲");
          c.setAge(5);
          System.out.println(c.getName() + "," + c.getAge());
          c.eat();
          c.jump();
  
          Jumpping j2 = new Dog();
          j2.jump();
          System.out.println("--------");
  
          Animal a2 = new Dog();
          a2.setName("狗子");
          a2.setAge(3);
          System.out.println(a2.getName() + ", " + a2.getAge());
          a2.eat();
  
          a2 = new Dog("狗子", 3);
          System.out.println(a2.getName() + ", " + a2.getAge());
          a2.eat();
          System.out.println("--------");
  
          Dog d = new Dog();
          d.setName("狗子");
          d.setAge(3);
          System.out.println(d.getName() + ", " + d.getAge());
          d.eat();
          d.jump();
      }
  }

 

3.5 类和接口的关系

• 类与类的关系

  继承关系，只能单继承，但是可以多层继承

• 类与接口的关系

  实现关系，可以单实现，也可以多实现，还可以在继承一个类的同时实现多个接口

• 接口与接口的关系

  继承关系，可以单继承，也可以多继承

3.6 抽象类和接口的区别

• 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

    常量；抽象方法

• 关系区别

  • 类与类

    继承，单继承

  • 类与接口

    实现，可以单实现，也可以多实现

  • 接口与接口

    继承，单继承，多继承

• 设计理念区别

  • 抽象类

    对类抽象，包括属性、行为

  • 接口

    对行为抽象，主要是行为

门和警报的例子

门:都有open()和close()两个动作，这个时候，我们可以分别使用抽象类和接口来定义这个抽象概念

 

4. 综合案例

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。

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。

 

 

4.2 代码实现

• 抽象人类

  //抽象人类
  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();
  }

• 抽象运动员类

  //抽象运动员类
  public abstract class Player extends Person {
      public Player() {
      }
  
      public Player(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      public abstract void study();
  }

• 抽象教练类

  //抽象教练类
  public abstract class Coach extends Person {
      public Coach() {
      }
  
      public Coach(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      public abstract void teach();
  }

• 学英语接口

  //说英语的接口
  public interface SpeakEnglish {
      public abstract void speak();
  }

• 篮球教练

  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");
      }
  }

• 乒乓球教练

  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");
      }
  }

• 乒乓球运动员

  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");
      }
  }

• 篮球运动员

  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");
      }
  }

• 测试类

  /*
      测试类
   */
  public class PersonDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建对象
          PingPangPlayer ppp = new PingPangPlayer();
          ppp.setName("王浩");
          ppp.setAge(30);
          System.out.println(ppp.getName() + "," + ppp.getAge());
          ppp.eat();
          ppp.study();
          ppp.speak();
          System.out.println("--------");
  
          PingPangPlayer ppp2 = new PingPangPlayer("冠军", 30);
          System.out.println(ppp2.getName() + "," + ppp2.getAge());
          ppp2.eat();
          ppp2.study();
          ppp2.speak();
          System.out.println("--------");
  
          BasketballPlayer bp = new BasketballPlayer();
          bp.setName("姚明");
          bp.setAge(35);
          System.out.println(bp.getName() + "," + bp.getAge());
          bp.eat();
          bp.study();
  
          PingPangCoach ppc = new PingPangCoach("冠军教练", 40);
          System.out.println(ppc.getName() + "," + ppc.getAge());
          ppc.eat();
          ppc.speak();
          ppc.teach();
          System.out.println("--------");
  
          BasketballCoach bc = new BasketballCoach("姚明教练", 45);
          System.out.println(bc.getName() + "," + bc.getAge());
          bc.eat();
          bc.teach();
  
      }
  }