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Java基础系列 接口、多态 – Java面试–接口

文章索引目录
[隐藏]

.接口、多态

1.1.一、接口

1.1.1.1.1、接口的概念

接口是功能的集合,同样可看做是一种数据类型。
接口只描述所应该具备的方法,并没有具体实现,具体的实现由接口的实现类(相当于接口的子类)来完成。这样将功能的定义与实现分离,优化了程序设计。

1.1.1.1.2、接口的定义

与定义类的 class 不同接口定义时需要使用 interface 关键字。定义接口所在的仍为 .java 文件,虽然声明时使用的为 interface 关键字的编译后仍然会产生 .class 文件。这点可以让我们将接口看做是一种只包含了功能声明的特殊类。
定义格式:

public interface 接口名 { 
  抽象方法1; 
  抽象方法2; 
  抽象方法3; 
}

注意:

  1. 接口中的方法均为公共访问的抽象方法
  2. 接口中无法定义普通的成员变量,必须定义为常量
public static final 数据类型 变量名 = 值;

 

1.1.1.1.3、类实现接口

类与接口的关系为实现关系,类实现接口。实现的动作类似继承,只是关键字不同,实现使用 implements。其他类(实现类)实现接口后,就相当于声明:”我应该具备这个接口中的功能”。实现类仍然需要重写方法以实现具体的功能。
格式如下:

<code class="prism language-java has-numbering">class 类 implements 接口 { 
     重写接口中方法
 }
</code>

在类实现接口后,该类就会将接口中的抽象方法继承过来,此时该类需要重写该抽象方法,完成具体的逻辑

1.1.1.1.4、接口中成员的特点

  1. 接口中可以定义变量,但是变量必须有固定的修饰符修饰,public static final 所以接口中的变量也称之为常量,其值不能改变。后面我们会讲解 static 与 final 关键字。
    注意:
    这三个修饰符,还可以选择性不写
  2. 接口中可以定义方法,方法也有固定的修饰符:public abstract。还可以选择性不写,但是写不写都有。
  3. 接口不可以创建对象。
  4. 子类必须覆盖掉接口中所有的抽象方法后,子类才可以实例化。否则子类是一个抽象类。

 

<span class="token keyword">interface</span> <span class="token class-name">Demo</span> <span class="token punctuation">{</span> 
<span class="token comment">///定义一个名称为 Demo 的接口。</span> 
<span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">static</span> <span class="token keyword">final</span> <span class="token keyword">int</span> NUM <span class="token operator">=</span> <span class="token number">3</span><span class="token punctuation">;</span><span class="token comment">// NUM 的值不能改变</span> 
<span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">abstract</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show1</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">;</span> 
<span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">abstract</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show2</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">;</span> <span class="token punctuation">}</span> <span class="token comment">// 定义子类去覆盖接口中的方法。
类与接口之间的关系是 实现。通过 关键字 
implements</span> <span class="token keyword">class</span> <span class="token class-name">DemoImpl</span> <span class="token keyword">implements</span> <span class="token class-name">Demo</span> <span class="token punctuation">{</span> 
<span class="token comment">//子类实现 Demo 接口。
</span> <span class="token comment">// 重写接口中的方法。</span> 
<span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show1</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">{
</span><span class="token punctuation">}
</span> <span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show2</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">{
</span><span class="token punctuation">}</span> 
<span class="token punctuation">}</span>

1.1.1.1.5、接口的多实现

接口最重要的体现:解决多继承的弊端。将多继承这种机制在 java 中通过多实现完成了。

<code class="prism language-java has-numbering">interface Fu1
{
void show1();
}
interface Fu2
{
void show2();
}
class Zi implements Fu1, Fu2 // 多实现。同时实现多个接口。 { 
public void show1(){} 
public void show2(){} 
}
</code>
  • 怎么解决多继承的弊端呢?
    弊端:多继承时,当多个父类中有相同功能时,子类调用会产生不确定性。
  • 为什么多实现能解决了呢?
    因为接口中的功能都没有方法体,由子类来明确。通俗点也就是说必须得实现。

1.1.1.1.6、继承类的同时实现接口

当一个类已经继承了一个父类,它又需要扩展额外的功能,这时接口就派上用场了。
子类通过继承父类扩展功能,通过继承扩展的功能都是子类应该具备的基础功能。如果子类想要继续扩展其他类中的功能呢?这时通过实现接口来完成。

<code class="prism language-java has-numbering"><span class="token keyword">class</span> <span class="token class-name">Fu</span> <span class="token punctuation">{</span>
	<span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">{</span><span class="token punctuation">}</span>
<span class="token punctuation">}</span>
<span class="token keyword">interface</span> <span class="token class-name">Inter</span> <span class="token punctuation">{</span>
	pulbic <span class="token keyword">abstract</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show1</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span><span class="token punctuation">;</span>
<span class="token punctuation">}</span>
<span class="token keyword">class</span> <span class="token class-name">Zi</span> <span class="token keyword">extends</span> <span class="token class-name">Fu</span> <span class="token keyword">implements</span> <span class="token class-name">Inter</span> <span class="token punctuation">{</span>
	<span class="token keyword">public</span> <span class="token keyword">void</span> <span class="token function">show1</span><span class="token punctuation">(</span><span class="token punctuation">)</span> <span class="token punctuation">{</span>
	<span class="token punctuation">}</span>
<span class="token punctuation">}</span>
</code>

接口的出现避免了单继承的局限性。父类中定义的事物的基本功能。接口中定义的事物的扩展功能。

1.1.1.1.7、接口的多继承

多个接口之间可以使用 extends 进行继承

interface Fu1
{
void show();
}
interface Fu2
{
void show1();
}
interface Fu3
{
void show2();
}
interface Zi extends Fu1, Fu2, Fu3
{
void show3();
}<code class="prism language-java has-numbering">
</code>

1.1.1.1.8、接口的思想

举例:我们都知道电脑上留有很多个插口,而这些插口可以插入相应的设备,这些设备为什么能插在上面呢?主要原因是这些设备在生产的时候符合了这个插口的使用规则,否则将无法插入接口中,更无法使用。发现这个插口的出现让我们使用更多的设备。

1.1.1.1.9、接口和抽象类的区别

相同点:
(1)都不能直接实例化对象
(2)都包含抽象方法,其子类都必须覆写这些抽象方法
不同点:
(1)抽象类为部分方法提供实现,避免子类重复实现这些方法,提高代码重用性;接口只能包含抽象方法;
(2)一个类只能继承一个直接父类(可能是抽象类), 却可以实现多个接口;(接口弥补了 Java 的单继承)
(3)接口是这个事物中的额外内容,继承体系是一种 like..a 关系
(4)抽象类是这个事物中应该具备的你内容, 继承体系是一种 is..a 关系

1.1.二、多态

1.1.1.2.1、多态的概念

Java 作为面向对象的语言,同样可以描述一个事物的多种形态。如 Student 类继承了 Person 类,一个 Student 的对象便既是 Student,又是 Person
最终多态体现为父类引用变量可以指向子类对象。多态的前提是必须有子父类关系或者类实现接口关系,否则无法完成多态。在使用多态后的父类引用变量调用方法时,会调用子类重写后的方法。

1.1.1.2.2、多态的定义和使用格式

(1)多态的定义格式:就是父类的引用变量指向子类对象

<code class="prism language-java has-numbering">父类类型 变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();
</code>

(2)普通类多态定义的格式

<code class="prism language-java has-numbering">父类 变量名 = new 子类();
如: class Fu
{}
class Zi extends Fu
{} //类的多态使用 Fu f = new Zi();
</code>

(3)抽象类多态定义的格式

<code class="prism language-java has-numbering">抽象类 变量名 = new 抽象类子类();
如: abstract class Fu
{
public abstract void method();
}
class Zi extends Fu
{
public void method()
{
System.out.println(“重写父类抽象方法”);
}
} // 类的多态使用 Fu fu= new Zi();
</code>

(4)接口多态定义的格式

<code class="prism language-java has-numbering">接口 变量名 = new 接口实现类();
如: interface Fu
{
public abstract void method();
}
class Zi implements Fu
{
public void method()
{
System.out.println(“重写接口抽象方法”);
}
} //接口的多态使用 Fu fu = new Zi();
</code>

注意事项:
同一个父类的方法会被不同的子类重写。在调用方法时,调用的为各个子类重写后的方法

<code class="prism language-java has-numbering">Person p1 = new Student();
Person p2 = new Teacher();
p1.work(); // p1 会调用 Student 类中重写的 work 方法 
p2.work(); // p2 会调用 Teacher 类中重写的 work 方法
</code>

当变量名指向不同的子类对象时,由于每个子类重写父类方法的内容不同,所以会调用不同的方法

1.1.1.2.3、多态中成员的特点

<code class="prism language-java has-numbering">class Fu
{
int num = 4;
}
class Zi extends Fu
{
int num = 5;
}
class Demo
{
public static void main(String[] args)
{
Fu f = new Zi();
System.out.println(f.num); //4 
Zi z = new Zi(); 
System.out.println(z.num); //5 }
 }
</code>
  1. 多态成员变量
    当子父类中出现同名的成员变量时,多态调用该变量时:
    编译时期:参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有,编译失败。
    运行时期:也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。
    简单记:编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。
  2. 多态成员方法
<code class="prism language-java has-numbering">class Fu
{
int num = 4;
void show()
{
System.out.println("Fu show num");
}
}
class Zi extends Fu
{
int num = 5;
void show()
{
System.out.println("Zi show num");
}
}
class Demo
{
public static void main(String[] args)
{
Fu f = new Zi();
f.show(); //输出Zi show num } }
</code>

多态成员方法
编译时期:参考引用变量所属的类,如果父类中没有调用的方法,编译失败。
运行时期:参考引用变量所指的对象所属的类,并运行对象所属类中的成员方法。如果子类没有,则运行父类方法。
简而言之:编译看左边,运行看右边。

1.1.1.2.4、instanceof 关键字

我们可以通过 instanceof 关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类,学生的对象也属于人类。
使用格式:

<code class="prism language-java has-numbering">boolean b = 对象 instanceof 数据类型;
</code>

例子:

<code class="prism language-java has-numbering">Person p1 = new Student(); // 前提条件,学生类已经继承了人类
boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true
boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag结果为false
</code>

1.1.1.2.5、多态转型

(1)向上转型
当有子类对象赋值给一个父类引用时,便是向上转型,多态本身就是向上转型的过程。

<code class="prism language-java has-numbering">父类类型 变量名 = new 子类类型();
如: Person p = new Student();
</code>

(2)向下转型
一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式,将父类引用转为子类引用,这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象,是无法向下转型的!

<code class="prism language-java has-numbering">子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;
如: Student stu = (Student) p; // 变量 p 实际上指向 Student 对象
</code>

总结下封装、继承、多态的作用:
封装:把对象的属性与方法的实现细节隐藏,仅对外提供一些公共的访问方式
继承:子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。
多态:配合继承与方法重写提高了代码的复用性与扩展性;如果没有方法重写,则多态同样没有意义。


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