java基础--接口多态（IDEA版）

Java接口与多态详解

最新推荐文章于 2024-08-07 22:00:48 发布

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本文详细介绍了Java接口的使用，包括接口的定义、默认方法、静态方法、私有方法和常量。从Java 8开始，接口允许定义默认方法和静态方法，以解决接口升级和共享代码的问题。此外，接口的实现类必须覆盖所有抽象方法，除非它是抽象类。文章还探讨了多态的概念，强调了在多态调用中成员方法遵循“编译看左边，运行看右边”的原则，并讨论了向上转型和向下转型的操作。

接口

接口是java中的一种引用数据类型
在这里插入图片描述接口就是多个类的公共规范。
接口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：

常量
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

//接口
public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract {
    @Override
    public void methodAbs1() {
        System.out.println("这是第一个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs2() {
        System.out.println("这是第二个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs3() {
        System.out.println("这是第三个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs4() {
        System.out.println("这是第四个方法！");
    }
}
//接口的实现类
public class MyInterfaceStaticImpl implements MyInterfaceStatic {
}
public class Demo01Interface {

    public static void main(String[] args) {
        // 错误写法！不能直接new接口对象使用。
//        MyInterfaceAbstract inter = new MyInterfaceAbstract();

        // 创建实现类的对象使用
        MyInterfaceAbstractImpl impl = new MyInterfaceAbstractImpl();
        impl.methodAbs1();
        impl.methodAbs2();
    }

}

在任何版本java中都可以定义接口
格式：
public abstract 返回值类型方法名称（参数列表）；
注意事项：

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
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。）
方法的三要素，可以随意定义。
不用写方法体

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();

}

接口使用步骤：

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 {
// …
}
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。
创建实现类的对象，进行使用。

public interface MyInterfaceAbstract {
//第一步：创建接口   接口不能直接使用，必须有一个“实现类”来“实现”该接口
    // 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();

}

public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract {
//接口的实现类必须覆盖重写（实现）接口中所有的抽象方法。
    @Override
    public void methodAbs1() {
        System.out.println("这是第一个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs2() {
        System.out.println("这是第二个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs3() {
        System.out.println("这是第三个方法！");
    }

    @Override
    public void methodAbs4() {
        System.out.println("这是第四个方法！");
    }
}

public class Demo01Interface {
//创建实现类的对象，进行使用
    public static void main(String[] args) {
        // 错误写法！不能直接new接口对象使用。
//        MyInterfaceAbstract inter = new MyInterfaceAbstract();

        // 创建实现类的对象使用
        MyInterfaceAbstractImpl impl = new MyInterfaceAbstractImpl();
        impl.methodAbs1();
        impl.methodAbs2();
    }

}

注意：
1.接口的对象的实现类不能直接使用
2.创建接口中的实现类使用

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。
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。
格式：
public default 返回值类型方法名称(参数列表) {
方法体
}

备注：接口当中的默认方法，可以解决接口升级的问题。

//接口
public interface MyInterfaceDefault {

    // 抽象方法
    public abstract void methodAbs();

    // 新添加了一个抽象方法
//    public abstract void methodAbs2();

    // 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");
    }

}

//默认接口的实现类A
public class MyInterfaceDefaultA implements MyInterfaceDefault {
    @Override
    public void methodAbs() {
        System.out.println("实现了抽象方法，AAA");
    }
}

//默认接口实现类B
public class MyInterfaceDefaultB implements MyInterfaceDefault {
    @Override
    public void methodAbs() {
        System.out.println("实现了抽象方法，BBB");
    }

    @Override
    public void methodDefault() {
        System.out.println("实现类B覆盖重写了接口的默认方法");
    }
}

因为接口的实现类需要实现接口中的所有方法，但是接口的实现类如果是多个，其中有的接口中的方法不想让这个实现类也实现，就可以使用默认方法

/*
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。
 */
public class Demo02Interface {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建了实现类对象
        MyInterfaceDefaultA a = new MyInterfaceDefaultA();
        a.methodAbs(); // 调用抽象方法，实际运行的是右侧实现类。

        // 调用默认方法，如果实现类当中没有，会向上找接口
        a.methodDefault(); // 这是新添加的默认方法
        System.out.println("==========");

        MyInterfaceDefaultB b = new MyInterfaceDefaultB();
        b.methodAbs();
        b.methodDefault(); // 实现类B覆盖重写了接口的默认方法
    }

}

注意：
接口的默认方法，可以通过接口实现类对象，直接调用。
接口的默认方法，也可以被接口实现类进行覆盖重写
调用默认方法，如果实现类当中没有，会向上找接口
接口中的静态方法：
从Java 8开始，接口当中允许定义静态方法。
格式：
public static 返回值类型方法名称(参数列表) {
方法体
}
提示：就是将abstract或者default换成static即可，带上方法体。
接口中的静态方法使用：

//接口
public interface MyInterfaceStatic {

    public static void methodStatic() {
        System.out.println("这是接口的静态方法！");
    }

}

//创建静态方法的实现类
public class MyInterfaceStaticImpl implements MyInterfaceStatic {
}

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();
    }

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。
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);
静态和类有关系，和接口没有关系

接口的私有方法定义：
问题描述：
我们需要抽取一个共有方法，用来解决两个默认方法之间重复代码的问题。
但是这个共有方法不应该让实现类使用，应该是私有化的。

解决方案：
从Java 9开始，接口当中允许定义私有方法。

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) {
方法体
}
静态私有方法，解决多个静态方法之间重复代码问题
格式：
private static 返回值类型方法名称(参数列表) {
方法体
}

//私有方法接口A
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() {
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");
    }

}

接口的实现类

public class MyInterfacePrivateAImpl implements MyInterfacePrivateA {

    public void methodAnother() {
        // 直接访问到了接口中的默认方法，这样是错误的！
//        methodCommon();
    }

}

接口B
静态私有方法，解决多个静态方法之间重复代码问题
格式：
private static 返回值类型方法名称(参数列表) {
方法体
}

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() {
        System.out.println("AAA");
        System.out.println("BBB");
        System.out.println("CCC");
    }

}

接口中的常量定义和使用
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。

注意事项：

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

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;

}

接口小结
在Java 9+版本中，接口的内容可以有：

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。
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。
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
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
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。
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。
6. 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
}
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
父类：

public class Fu {

    public void method() {
        System.out.println("父类方法");
    }

}

子类

public class Zi extends Fu implements MyInterface {
}

接口

public interface MyInterface {

    public default void method() {
        System.out.println("接口的默认方法");
    }

}

接口A

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() {
//
//    }

    public abstract void methodA();

    public abstract void methodAbs();

    public default void methodDefault() {
        System.out.println("默认方法AAA");
    }

}

//接口B

public interface MyInterfaceB {

    // 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() {
//
//    }

    public abstract void methodB();

    public abstract void methodAbs();

    public default void methodDefault() {
        System.out.println("默认方法BBB");
    }

}

接口的抽象实现类

public abstract class MyInterfaceAbstract implements MyInterfaceA, MyInterfaceB {
    @Override
    public void methodA() {

    }

    @Override
    public void methodAbs() {

    }

    @Override
    public void methodDefault() {

    }


}

接口的实现类

public class MyInterfaceImpl /*extends Object*/ 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");
    }
}

测试类

public class Demo01Interface {

    public static void main(String[] args) {
        Zi zi = new Zi();
        zi.method();
    }

}

第二章：多态

在这里插入图片描述
多态的写法：
父类引用指向子类对象
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");
    }

}

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");
    }
}

测试：

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();
    }

}

当使用多态之后（父类引用子类对象）：调用方法时，如果子类和父类的方法名字一样的话，首先调用的是子类的方法（实现了方法重写），但是也可以调用父类的方法。
使用多态访问成员变量的两种方式：

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。
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。

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。

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。
向上转型和向下转型：
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。

解决方案：用对象的向下转型【还原】。

动物类：

public abstract class Animal {

    public abstract void eat();

}

猫类：

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");
    }
}

狗类：

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");
    }
}

测试类：

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！

        // 向下转型，进行“还原”动作
        Cat cat = (Cat) animal;
        cat.catchMouse(); // 猫抓老鼠

        // 下面是错误的向下转型
        // 本来new的时候是一只猫，现在非要当做狗
        // 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
        Dog dog = (Dog) animal;
    }

}

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
这将会得到一个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。


    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog(); // 本来是一只狗
        animal.eat(); // 狗吃SHIT

        // 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();
        }

        giveMeAPet(new Dog());
    }

    public static void giveMeAPet(Animal animal) {
        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.watchHouse();
        }
        if (animal instanceof Cat) {
            Cat cat = (Cat) animal;
            cat.catchMouse();
        }
    }