Java Day10

第一章 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，如果说累的饿内部封装了成员变量，构造方法和成员变量，那么接口的内部主要就是封装了方法，包含抽象抽象方法（JDK7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，他也会被编译成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，创建该类的对象，就可以调用该方法了，狗则它必须是一个抽象类。

1.2 定义格式

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：
  • 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。
  • 代码如下

public interface InterFaceName {public abstract void method();
}

• 含有默认方法和静态方法
  • 默认方法：使用default关键字修饰，不可省略，供子类调用或子类重写。
  • 静态方法：使用static修饰，供接口直接调用。
  • 代码如下：

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

• 含有私有方法和私有静态方法
  • 私有方法：使用private修饰，供接口中的默认方法或者静态方法调用。
  • 代码如下；

public interface InterFaceName {private void method() {// 执行语句}
}

1.3 基本的实现

• 概述：类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以成为接口的实现类，也可以成为接口的子类。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。
• 非抽象子类实现接口：
  • 必须重写接口中的所有抽象方法。
  • 继承了接口的默认方法，即可以直接调用，也可以重写。
• 实现格式：

class 类名 implements 接口名 {// 重写接口中的抽象方法（必须）// 重写接口中的默认方法（可选）
}

抽象方法的使用

必须全部实现，代码如下：

定义接口：

/*
* 在任何版本的java中，接口都能定义抽象方法：
* 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，可以选择性省略。
*   3、方法的三要素，可以随意定义。
*
* */public interface MyInterfaceAbstract {// 以下四种都是抽象方法public abstract void methodAbs();abstract void methodAbs1();public void methodAbs2();void methodAbs3();}

定义实现类：

public class MyInterfaceAbstractImpl implements MyInterfaceAbstract {@Overridepublic void methodAbs() {System.out.println("第一个方法！");}@Overridepublic void methodAbs1() {System.out.println("第二个方法！");}@Overridepublic void methodAbs2() {System.out.println("第三个方法！");}@Overridepublic void methodAbs3() {System.out.println("第四个方法！");}
}

定义测试类：

/*
* 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。
* 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
*
* 接口使用步骤：
*   1、接口不能直接使用，必须要有一个"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接口中所有的抽象方法。
* 3、创建实现类的对象来使用。
*
* 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。
* */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.methodAbs();}}

默认方法的使用：

可以继承，可以重写，二选一，但是只能通过实现类的对象来调用。

继承默认方法，代码如下：

• 定义接口

/*
* 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() {
*   // 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
* */public interface MyInterfaceDefault {// 抽象方法public abstract void methodAbs();// 新添加的方法改为默认方法就可以解决问题public default void methodDefault() {System.out.println("实现了一个默认方法");}}

• 定义实现类：

public class MyInterfaceDefaultA implements MyInterfaceDefault {@Overridepublic void methodAbs() {System.out.println("实现了抽象方法，AAA");}
}

• 定义测试类

/*
* 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) {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();System.out.println("======================");MyInterfaceDefaultB b = new MyInterfaceDefaultB();b.methodAbs();b.methodDefault();}
}

重写默认方法，代码如下：

• 定义接口：
  • 同上
• 定义实现类

public class MyInterfaceDefaultB implements MyInterfaceDefault {@Overridepublic void methodAbs() {System.out.println("实现了抽象方法，BBB");}@Overridepublic void methodDefault() {System.out.println("B 覆盖重写了接口中的默认方法。");}
}

• 定义测试类
  • 同上

静态方法的使用

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，代码如下：

• 定义接口

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

• 定义实现类

public class MyInterfaceStaticImpl implements MyInterfaceStatic {// 无法重写静态方法
}

• 定义测试类

/*
* 注意：不能通过接口实现类的对象去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);
*
* */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();}
}

私有方法的使用

• 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都可以调用。

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，呢么可以抽取出来，封装到私有方法中，供默认方法去调用，从设计的角度来说，私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。

• 定义接口：

/*
* 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。
* 解决方法
*   从Java9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) {
*   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。
* 格式：
* private static 返回值类型 方法名称(参数列表) {
*   方法体
* }
*
* */public interface MyInterfacePrivateA {public default void methodDefaule1() {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");}
}

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");}
}

1.4 接口的多实现

在前面的学习中，我们学到，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。

实现格式：

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

抽象方法：

接口中，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，只需要重写一次即可。代码如下；

• 定义多个接口：

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 MyInterface(){}public abstract void methodA();public abstract void methodAbs();public default void methodDefault() {System.out.println("默认方法AAA");}
}public interface MyInterfaceB {public abstract void methodB();public abstract void methodAbs();public default void methodDefault() {System.out.println("默认方法BBB");}}

• 定义实现类：

public class MyInterfaceImpl implements MyInterfaceA, MyInterfaceB {@Overridepublic void methodA() {System.out.println("覆盖重写了A方法！");}@Overridepublic void methodAbs() {System.out.println("覆盖重写了AB接口都有的抽象方法。");}@Overridepublic void methodDefault() {System.out.println("对多个接口中的重复的默认方法进行覆盖重写。");}@Overridepublic void methodB() {System.out.println("覆盖重写了B方法！");}
}

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，代码如下：

• 定义多个接口：

public interface MyInterfaceA {public abstract void methodA();public abstract void methodComment();public default void methodDefault() {System.out.println("AAA");}}public interface MyInterfaceB {public abstract void methodB();public abstract void methodComment();public default void methodDefault() {System.out.println("BBB");}
}

• 定义实现类：

public class MyInterfaceImpl implements MyInterface {@Overridepublic void method() {}@Overridepublic void methodA() {}@Overridepublic void methodB() {}@Overridepublic void methodComment() {}
}

静态方法：

接口中，存在同名的静态方法并不会冲突，原因只能通过各自接口访问静态方法。

优先级问题

当一个类，即继承了一个父类，有实现了若干个接口时，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，代码如下：

• 定义接口

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

• 定义父类

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

• 定义子类

public class Zi extends Fu implements MyInterface {}

• 定义测试类

public class   Demo01Interface {public static void main(String[] args) {Zi zi = new Zi();zi.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，自接口继承父接口的方法。如果父接口中的默认方法重名，那么子接口需要重写一次。代码如下：

• 定义父接口

interface A {public default void method() {System.out.println("AAAAAAAAAAAAAA");}
}interface B {public default void method() {System.out.println("BBBBBBBBBBBBBB");}
}

• 定义子接口

interface D extends A, B {@Overridepublic default void method() {System.out.println("DDDDDDDDDDDDDD");}
}

1.6 其他成员特点

• 接口中，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。
• 接口中，没有构造方法，不能创建对象。
• 接口中，没有静态代码块。

第二章 多态

2.1 概述

• 引入：多态是继封装、继承之后，面向对象对象的第三大特性。
• 定义
  • 多态：是指同一行行为，具有多个不同的表现形式。
• 前提：
  • 继承或者实现【二选一】
  • 方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
  • 父类引用指向子类对象【格式体现】

2.2 多态的体现

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();

• 注意：父类类型指子类对象继承父类类型，或者实现的父类接口类型。

代码如下：

Fu f = new Zi();
f.method();

• 注意：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的方法。

代码如下：

• 定义父类：

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

• 定义子类：

public class Cat extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("猫吃鱼");}// 子类特有方法public void catchMouse() {System.out.println("猫抓老鼠");}
}public class Dog extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("狗吃骨头");}public void watchHouse() {System.out.println("狗看家");}
}

• 定义测试类：

/*
* 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
* 解决方法：用对象的向下转型。
*
* */public class Demo01Main {public static void main(String[] args) {// 对象的向上转型，就是，父类引用指向子类对象Animal animal = new Cat();animal.eat();// 向下转型，进行"还原"动作Cat cat = (Cat) animal;cat.catchMouse();  // 还原成功// 下面是错误的向下转型// 本来new的时候是一只猫，非要给他当作一只狗// 错误写法，编译不会报错，但是运行会出现异常Dog dog = (Dog) animal;}}

2.3 多态的好处

实际开发过程中，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。代码如下：

• 定义父类：

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

• 定义子类：

public class Cat extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("猫吃鱼");}
}public class Dog extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("狗吃骨头");}
}

• 定义测试类：

/*
* 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 类型
* 这将得到一个boolean值结果，也就是判断前面的对象能不能当作后面类型的实例。
* */public class Demo02Instanceof {public static void main(String[] args) {Animal animal = new Cat();  // 本来是一只猫// 如果希望调用子类特有方法，需要向下转型// 判断一下animal本来是不是Dogif (animal instanceof Dog) {Dog dog = (Dog) animal;dog.watchHouse();}// 判断一下animal本来是不是Catif (animal instanceof Cat) {Cat cat = (Cat) animal;cat.catchMouse();}method(new Dog());}public static void method(Animal animal) {// 如果希望调用子类特有方法，需要向下转型// 判断一下animal本来是不是Dogif (animal instanceof Dog) {Dog dog = (Dog) animal;dog.watchHouse();}// 判断一下animal本来是不是Catif (animal instanceof Cat) {Cat cat = (Cat) animal;cat.catchMouse();}}}

• 注意：
  • 由于多态特性的支持，method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，执行的是子类的重写的方法，那么效果自然与method方法一致。、
  • 多态的好处体现在，可以使程序编写的更加简单，并有良好的扩展。

2.4 引用类型转换

多态的转型分为向上转型和向下转型两种：

向上转型

• 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。
• 使用格式：

父类类型 变量名 = new 子类类型();

向下转型

• 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。
• 一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。
• 使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型)父类变量名;

为什么要转型

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，也就是说，不能调用子类拥有，而父类没有的方法，编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的麻烦。所以，想要调用子类特有的方法，必须做向下转型。

转型演示，代码如下：

定义类：

public abstract class Animal {public abstract void eat();
}public class Cat extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("猫吃鱼");}// 子类特有方法public void catchMouse() {System.out.println("猫抓老鼠");}
}public class Dog extends Animal {@Overridepublic void eat() {System.out.println("狗吃骨头");}public void watchHouse() {System.out.println("狗看家");}
}

定义测试类：

/*
* 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
* 解决方法：用对象的向下转型。
*
* */public class Demo01Main {public static void main(String[] args) {// 对象的向上转型，就是，父类引用指向子类对象Animal animal = new Cat();animal.eat();// 向下转型，进行"还原"动作Cat cat = (Cat) animal;cat.catchMouse();  // 还原成功// 下面是错误的向下转型// 本来new的时候是一只猫，非要给他当作一只狗// 错误写法，编译不会报错，但是运行会出现异常Dog dog = (Dog) animal;}}

注意：向下转型是危险的，必须保证对象本来就是该类型才能向下转型。例如：创建了Cat对象就不能向下转型成为Dog对象。所以：java提供了instanceof关键字，给引用变量的做类型校验，格式如下：

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

• 代码演示：

/*
* 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 类型
* 这将得到一个boolean值结果，也就是判断前面的对象能不能当作后面类型的实例。
* */public class Demo02Instanceof {public static void main(String[] args) {Animal animal = new Cat();  // 本来是一只猫// 如果希望调用子类特有方法，需要向下转型// 判断一下animal本来是不是Dogif (animal instanceof Dog) {Dog dog = (Dog) animal;dog.watchHouse();}// 判断一下animal本来是不是Catif (animal instanceof Cat) {Cat cat = (Cat) animal;cat.catchMouse();}method(new Dog());}public static void method(Animal animal) {// 如果希望调用子类特有方法，需要向下转型// 判断一下animal本来是不是Dogif (animal instanceof Dog) {Dog dog = (Dog) animal;dog.watchHouse();}// 判断一下animal本来是不是Catif (animal instanceof Cat) {Cat cat = (Cat) animal;cat.catchMouse();}}}

第三章 接口多态的综合案例

3.1 笔记本电脑

笔记本电脑通常具有使用USB设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口，但具体是什么USB设备，笔记本厂商并不关心，只要符合USB规格的设备都可以。

3.2 案例分析

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：实现USB接口，具备敲击的方法

3.3 案例实现

• 定义USB接口：

public interface USB {public abstract void open();public abstract void close();
}

• 定义鼠标类：

public class Mouse implements USB {@Overridepublic void open() {System.out.println("打开鼠标");}@Overridepublic void close() {System.out.println("关闭鼠标");}public void click() {System.out.println("点击鼠标");}
}

• 定义键盘类：

public class KeyBoard implements USB {@Overridepublic void open() {System.out.println("键盘开启");}@Overridepublic void close() {System.out.println("键盘关闭");}public void type() {System.out.println("键盘打字");}
}

• 定义笔记本类

public class Laptop {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");}// 使用接口作为方法的参数public void useDevice(USB usb) {usb.open();usb.close();}
}

• 定义测试类：

public class DemoMain {public static void main(String[] args) {// 笔记本电脑laptop laptop = new laptop();laptop.powerOn();// 创建一个鼠标USB usb = new Mouse();laptop.useDevice(usb);// 创建一个鼠标Mouse mouse = new Mouse();// 方法参数是USB类型，传递进去的是实现类对象laptop.useDevice(mouse);  // 正确写法，向上转型laptop.useDevice(new Mouse());  // 使用子类的匿名对象也是可以的if (usb instanceof Mouse) {Mouse mouse1 = (Mouse) usb;  // 向下转型mouse1.click();}laptop.powerOff();}
}