[JavaⅠ]4.2继承与多态——接口、多态

接口与多态

1 接口

1.1 概述

​ 接口，是Java语言中一种引用类型，是方法的集合，如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法，那么接口的内部主要就是封装了方法，包含抽象方法（JDK 7及以前），默认方法和静态方法（JDK 8），私有方法 （JDK 9）。
​ 接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用interface关键字。它也会被编译成.class文件，但一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。
​ 接口的使用，它不能创建对象，但是可以被实现（ implements ，类似于被继承）。一个实现接口的类（可以看做是接口的子类），需要实现接口中所有的抽象方法，创建该类对象，就可以调用方法了，否则它必须是一个抽象类。

1.2 定义

public interface 接口名称 {
    // 抽象方法 
    // 默认方法 
    // 静态方法 
    // 私有方法 
}

• 含有抽象方法

  使用 abstract 关键字修饰，可以省略，没有方法体。该方法供子类实现使用。

• 含有默认方法

  使用 default 修饰，不可省略，供子类调用或者子类重写。

• 含有静态方法

  使用 static 修饰，供接口直接调用。

public interface InterFaceName { 
    public abstract void method(); 
    
    public default void method(){
        // 执行语句 
    }
    public static void method2(){
        // 执行语句 
    }
}

1.3 基本实现

​ 类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类，也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用 implements 关键字。

class 类名 implements 接口名 {
    // 重写接口中抽象方法【必须】 
    // 重写接口中默认方法【可选】 
}

非抽象子类实现接口：

• 抽象方法：必须重写接口中所有抽象方法。

• 默认方法：继承了接口的默认方法，即可以直接调用，也可以重写，但是只能通过实现类的对象来调用。

• 静态方法：静态与.class 文件相关，只能使用接口名调用，不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用

• 私有方法：

  • 私有方法：只有默认方法可以调用。
  • 私有静态方法：默认方法和静态方法可以调用。

如果一个接口中有多个默认方法，并且方法中有重复的内容，那么可以抽取出来，封装到私有方法中，供默认方法 去调用。从设计的角度讲，私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。

代码

定义接口：

public interface MyAble {
    //抽象方法
    public abstract void eat();  /*public abstract可省略*/
    public abstract void sleep();

    //默认方法
    public default void MyAmbition(){  /*public可省略*/
        System.out.println("让这个世界");
        Ambition();
    }
    //静态方法
    public static void MyLove(){
        System.out.println("我永远喜欢");
        Love();
    }
    //私有方法
    private void Ambition(){
        System.out.println("充满爱与正义");
    }
    //私有静态方法
    private static void Love(){
        System.out.println("泷本日富美");
    }
}

定义实现类

public class MyAbleImpl implements MyAble{
    //重写抽象方法
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃");
    }

    @Override
    public void sleep() {
        System.out.println("睡");
    }

    //默认方法可选择重写
    //静态方法无法重写
}

定义测试类

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建子类对象
        MyAbleImpl masahiko = new MyAbleImpl();

        //调用实现后的方法
        masahiko.eat();
        masahiko.sleep();

        //调用默认方法
        masahiko.MyAmbition();

        //调用静态方法
        MyAble.MyLove();
    }
}

1.4 多实现

​ 在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接 口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。

class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... {
    // 重写接口中抽象方法【必须】 
    // 重写接口中默认方法【不重名时可选】 
}

• 抽象方法：有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。

• 默认方法 接口中，有多个默认方法时，实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的，必须重写一次。

• 静态方法 接口中，存在同名的静态方法并不会冲突，原因是只能通过各自接口名访问静态方法。

优先级的问题

​ 当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的默认方法重名，子类就近选择执行父类的成员方法。

代码

接口

interface A {
    //抽象方法
    public abstract void showA();
    public abstract void show(); 
    //默认方法
	public default void methodA(){} 
    public default void method(){}
}
interface B {
    public abstract void showB();
    public abstract void show(); 
    
    public default void methodB(){} 
    public default void method(){}
}

实现接口

public class C implements A,B{
    @Override 
    public void showA() {
        System.out.println("showA"); 
    }
    @Override 
    public void showB() { 
        System.out.println("showB"); 
    }
    @Override 
    public void show() { 
        System.out.println("show"); 
    }
    
    @Override 
    public void method() {
        System.out.println("method"); 
    }
}

1.5 接口的多继承

​ 一个接口能继承另一个或者多个接口，这和类之间的继承比较相似。接口的继承使用 extends 关键字，子接口继 承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的，那么子接口需要重写一次。

1.6 接口的其他成员变量

• 无法定义成员变量，但是可以定义常量，其值不可以改变，默认使用public static final修饰。

• 没有构造方法，不能创建对象。

• 没有静态代码块。

2 多态

2.1 定义

多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

2.2 体现

多态体现的格式：

父类类型 变量名 = new 子类对象；
变量名.方法名();

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，执行的是子类重写 后方法

2.3 多态的好处

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展

性与便利。

代码

定义父类

public abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}

定义子类

class Cat extends Animal{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃鱼");
    }
}

class Dog extends Animal{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃骨头");
    }
}

定义测试类

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 多态形式，创建对象
        Animal a1 = new Cat();
        // 调用的是 Cat 的 eat
        a1.eat();

        // 多态形式，创建对象
        Animal a2 = new Dog();
        // 调用的是 Dog 的 eat
        a2.eat();

        // 多态形式，创建对象
        Cat c = new Cat();
        Dog d = new Dog();

        showCatEat(c);
        showDogEat(d);
        //以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代 而执行效果一致
        showAnimalEat(c);
        showAnimalEat(d);
    }

    public static void showAnimalEat(Animal a) {
        a.eat();
    }

    public static void showDogEat(Dog d) {
        d.eat();
    }

    public static void showCatEat(Cat c) {
        c.eat();
    }
}

• 由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，当 然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。

• 当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致， 所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。

• 不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用 showAnimalEat都可以完成。

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

2.4 引用类型转换

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。 当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。

父类类型 变量名 = new 子类类型();

向下转型 ：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;

转型异常

ClassCastException是JVM在检测到两个类型间转换不兼容时引发的运行时异常。为了避免转型异常的发生，可以使用instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验。

变量名 instanceof 数据类型 
//如果变量属于该数据类型，返回true。 
//如果变量不属于该数据类型，返回false

参考材料：

​ 《Java核心技术 卷I 》Cay S. Horseman
​ 《Java教程零基础入门到精通IDEA版》黑马程序员